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今天晃晕大A股的“常温超导”,真要改变我们的生活?

今天晃晕大A股的“常温超导”,真要改变我们的生活?

科技



 " 今年的诺奖被提前预定了。 " 


 " 这是人类文明的大进化! " 


 " 整个世界都会被颠覆! " 


昨天,一枚物理学界的核弹爆了, " 室温超导 " 四个字,轰炸了差评君微信群和各大网站的热门。


这么说吧,就连前几天还在发沙雕图的群友,昨天也一个个化身成了科学家,跟差评君描绘着被超导重塑的未来。


而按照 A 股的惯例,随着消息的疯传,新闻也很快进化到了笑话阶段。


反正一时间,整个世界好像就只有我没学过 “ 前沿物理 ” 一样。


而这一切的一切,都要从昨天美国物理学会年会上的论文谈起。


简单来说,就是来自罗彻斯特大学的 Ranga Dias 团队,声称整出来一种新材料。


这玩意加压到 1 万个标准大气压,再将温度降至 21 摄氏度以下的室温环境下,就会出现超导现象。


而为了吃瓜吃出严谨,吃出风采,差评君第一时间联系了中科院物理所罗老师和相关学术人士,对超导的那些事儿,也终于有了些了解。


首先就是大伙们的沸腾,原来真是有科学依据的。


因为在学术界,人们实在是太想要一个真正好用的超导材料了。。


首先先给一脸懵逼的差友们说说什么是 “ 超导 ” ,它其实是超级导电体的简称,是某一种材料在特殊的条件( 一般是低温 )下,呈现电阻、抗磁性的超导状态。


电流来自定向移动的电子,只要给电子移动建立 “ 特别通道 ” ,就能实现零电阻


零电阻、抗磁性这两个特性,就给超导材料带来了不少 " 超能力 " 。。。


第一个就是 “ 能省电 ” ,而且不是一般的省。


据统计,我们目前用铜或铝导线输电,约有 15% 的电能损耗。


光是在中国,每年的发电量就接近 9 万亿千瓦时,而其中的损失,高达 1 万多亿度,相当于广东和江苏两省一整年的用电量。


由于超导材料没有电阻,这玩意儿要是有机会用在电力运输上,电力损耗几乎就能忽略不计。


咱们粗暴地算,如果电费 5 毛一度,那这能创造 5000 亿的利润,谁不心动啊。


而且咱去医院看病,常用的核磁共振也需要超导材料的参与。放在以前,想要让里面的线圈达到超导的状态,就得灌一堆液氮进去给他降温。


一旦用上常温常压的超导材料,核磁做起来就方便多了。


当然,这还是比较基础的运用。


更令人振奋的是,一旦常温常压超导体有了合适的突破,那商用核聚变可能都不是梦了。


就说托卡马克这个技术路线吧。它的核心就在于,要用超强的磁场约束一团高能粒子。


如何长时间、低成本地维持这个磁场,一直都是个大难题。


这就差报上超导材料的 “ 身份证号 ” 了啊。


因为超导材料没有电阻,就能通一个很大很大的电流,它就能搁里头一直转,不会有能量被损耗为热量,就能制造一个超强的磁场,并不用很大成本地维持下去。


核聚变一旦商用,带来的变化可就不是我几句话能说清楚的,那估计比当年进入蒸汽时代的改变还要夸张。


那估计肯定有见识广的差友说了,超导材料不是早就有了么?


是的,确实,我们现在发现了很多超导材料,可它们的使用条件都非常苛刻。


前面我不断强调的,也是超导材料最难达到的,就是 “ 常温 ” “ 常压 ” 两个限定词。


从超导材料诞生之初,超导就和低温是好朋友。最初的超导现象就是水银在零下 269 度被发现的。


要知道,这个温度再下降 4 度,就是人类不可接近的绝对零度( -273.15 度 )了,可见这条件有多苛刻。


而上世纪 80 年代发现的铜氧化物,则在液氮温区( 77K 或 -195.8 ° C )实现了超导电性。放在当时,已经算是了不起的进步了。


不过,即使是条件不那么苛刻了,大规模应用也遥遥无期。


想象一下,辛辛苦苦建造一条几百公里的超导输电线,还需要全程浸泡在液氮中冷却,这成本得多么夸张!


而除此之外一些超导材料也往往需要在极高的压力下才能维持超导状态


比如一些富氢化物超导材料,就需要施加于上百万个大气压强的作用。


人们不得不用金刚石挤压来保证高压环境


而且中科院物理所的罗老师告诉我们,在施压过程中,崩坏施压的金刚石的事也时有发生。。


这成本,你让想国家电网按吨采购?别说在常态保持高压了,这电缆全用金刚石做也不行啊。


这也是此次 Dias 发布的论文如此震撼的原因,迟迟没有革命突破的超导物理学,终于找到了突破口——常温超导、且维持超导状态压力也没有那么苛刻。


虽然说这个材料想要维持超导状态,还要再持续地施加 1 万个大气压的压力,但这个已经相比以前已经是巨大的突破。


毕竟 1 万个大气压强相对以前上百万个大气压强,真的是轻松太多。


也就是说,如果这个作者的数据是真实的,那么人们再在这个方向上继续努努力,没准有一天还真有可能找到 “ 常温 ”“ 常压 ” 的超导材料。


好吧,我要强调一下,如果这个数据是真实的。。


我之所以会这么说,是因为这个作者也有些争议。


2020 年,作者 Dias 在《 自然 》杂志上发表了一篇关于室温超导的论文,引发巨大轰动。简直和今天的场景一模一样。


然而, Dias 的这篇论文发表后,众多学术界大牛对他的实验数据表示怀疑,业内的大佬埃雷米茨尝试了 6 次也没能复现出他的实验结果。


于是那篇论文在质疑声中被《 自然 》杂志撤稿


再往前翻,我们还会发现:2017 年, Dias 和他的导师还发文称发现了金属氢。这玩意由于制造条件太苛刻了,相当难搞。


结果大家满怀兴奋问他要材料的时候,他却说保存不当,没了。


于是这么一来二去,虽然由于高压物理实验上的复杂性,咱真的不好说这个实验数据是不是真的。。。


所以,咱们还是让子弹飞一会。( 据说这一次的实验条件不难,大多数高压实验室都可以做到,相信不少高压实验室都会跟进的。 )


而且,我们还要注意一件事是,哪怕是这个实验数据是真的,我们也不能太乐观。


就像中科院罗老师说的: “ 可以很肯定的说,基于今天这个技术,是不大可能有任何大规模应用的,挑战太大了。 ” 


不过,这次的实验还是有标杆意义的。


因为对超导而言,我们的理解程度远远不够。理论不清晰、很多时候都是靠猜和碰。


不过在常规超导领域,一种克服了低温这个要素的超导材料的诞生,可能意味着,新的超导规律的诞生。


人们曾经对 “ 常温 ”“ 常压 ” 是绝望的,现在至少有了希望。


不管怎么说,超导领域能不能雄起,这篇论文真的很重要。



特别鸣谢:感谢中科院物理所的小伙伴对本文的学术支持!



撰文:及格   编辑:面线 & 江江 & 结界   封面:萱萱


图文、资料来源:

1.21 ℃的室温超导真的要来了?让子弹再飞一会儿

室温超导引爆全网?!科学家:淡定!

硬气,论文被撤稿后,再发 Nature !

室温超导再次轰动全球!

 “ 室温超导 ” 论文撤稿早有伏笔?

两年网络论战与顶刊的一地鸡毛



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