第四次工业革命，来了吗？

“又”发现室温超导了？

7月22日，韩国量子能源研究中心公司相关研究团队发布论文，表示他们发现了全球首个室温超导材料——改性铅磷灰石晶体结构（下称“LK-99”）。

该韩国研究团队的研制过程是：将几种含有铅、氧、硫和磷的粉末状化合物混合在一起然后在高温下加热数小时粉末发生化学反应，最终得到LK-99。

研究人员测量了LK-99在不同温度环境下对电流通过的阻力，发现其电阻率从105℃时的较大正值急剧下降到30℃时的几乎零电阻。

此外，LK-99的临界温度为127℃，这意味着这种材料可以很容易在地球上的所有环境中使用。

基于这两种效应，韩国研究小组确信LK-99是一种室温超导体。

虽然这一发现令外界非常兴奋，但这并不是第一个声称实现室温超导的研究。

2016年，德国莱比锡大学的一个团队在《新物理学报》上发表论文，称在巴西的一个石墨矿里找到了室温超导体。

2018年，印度科学理工学院的一个团队在arXiv上发布论文，宣称发现了室温超导材料，并公布了一些实验数据。

2020年，美国的罗切斯特大学物理学教授兰加·迪亚斯在Nature上发表论文，宣布找到了室温超导材料，但需要高压环境。

2023年3月，迪亚斯又发表了一次论文，声称找到了室温超导材料。

而以上这些研究，都很难被重复实验所验证。

有的根本没有公布成分结构或者制备方法，有的实验现象极有可能是假象，有的实验数据极有可能不可靠。

因此，室温超导的发现需要科学界进一步严格和独立的重复实验和验证，才能得到广泛的接受和认可。

我国的华中科技大学、东南大学、北京航空航天大学等的研究团队宣布自己在进行重复实验

8月1日，华中科技大学材料学院博士后武浩、博士生杨丽，在常海欣教授的指导下，完成了首次复现验证，合成了可以磁悬浮的LK-99晶体。

然而，磁悬浮只能证明LK-99具有抗磁性，无法证明LK-99是否有零电阻特性。

东南大学孙悦团队6片样品中的1片样品观察到110K电阻降低，但没有测量到完全抗磁性，实验者推测样品中超导组分很低。

北京航空航天大学的研究团队表示，成功制备了LK-99材料，但没有观察到磁悬浮现象和零电阻现象。

总体来看，国内的复现成果并不理想，韩国当地也开始“打假”。

8月2日，韩国超导学会宣布成立“LK-99验证委员会”，检验该成果的真实性。

截至目前，学会根据两篇论文中提供的数据和已发布的视频，宣布LK-99不能被称为室温超导体。

尽管“人类实现室温超导”这一美好愿景在希望和失望之间反复，但不论真假，我们总会为了人类的未来发展而探寻。

室温超导的实现堪比“炼丹”

1911年，荷兰物理学家昂内斯发现，当温度降低至4.2K（约-268.95℃）时，浸泡在液氨里的金属汞的电阻会消失。

自此，汞成为了科学家发现的第一个超导体，其超导Tc为4.2K。

“超导Tc”指的是超导转变温度，也就是超导体由正常态进入超导态的温度。

1933年，迈斯纳发现，当材料处于超导态时，其内部磁场为零，展现出完全抗磁性，这也被称为迈斯纳效应。

至此，零电阻和完全抗磁性成为了验证是否为超导体的两大重要特性。

然而，在之后的研究中，科学家们发现材料实现超导的最高温度都在-243℃以下，这成为了当时超导Tc的上限。

直到1986年，IBM的研究人员格奥尔格·贝德诺兹等人靠陶瓷材料打破了超导的温度限制，开启了“高温超导”研究时代。

然而，“高温超导”也只是相对“高温”，这些超导材料需要的最高温度仍在-196℃以下。

不过，这接近50℃的温度差依然带来了不少好处。

最主要的好处在于超导材料的冷却工具由液氨变成了液氮，它比最初用作冷却超导材料的液氦便宜了超90%。

当然，这也激励了无数的研究人员，打破了人们心中的超导Tc设限，从而追逐更高的目标：“室温超导”。

“室温”指的是地球上的正常环境温度，通常默认是27℃，这与“高温超导”的温度差超过了150℃，难度可想而知。

最近这十多年，多个实验团队宣称实现了室温超导，但都是“乌龙实验”。

室温超导难以实现的主要原因在于缺乏充足的理论基础，是否成功需要“碰运气”。

在理论基础方面，迄今为止，人类还没有完全理解超导体的原理。

发现超导现象的前几十年里，研究者们都很难理解为什么超导体在极低温状态下没有电阻。

直到1957年，物理学家约翰·巴丁、莱昂·库珀等人提出的BCS理论才对常规超导体有了微观层面上的解释力，并得到同行认可。

但随着高温超导体发现，BCS理论的局限性也展现出来。

因此，对于高温超导（尤其是室温超导）的研究，是一个充满偶然性的过程。

例如，现在几类重要的超导材料，都是非超导研究者在做其他研究时无意中发现的。

经过几十年的发展，人们为了找到适合人类发展的超导体，超导研究的对象从简单金属到合金，再到复杂化合物，仍然没有找到真正的室温超导。

许多人调侃寻找室温超导体就像“炼丹”一样，并非没有道理。

在寻找材料的过程中，研究者们也会借助一些辅助工具：前期是“极低温”，后期是“极高压”。

目前为止，借助“高压环境”做出来室温超导材料的只有兰加·迪亚斯团队，但没有同行能够复现他们的研究，他们发表在Nature上的论文因为同行质疑太多被迫撤稿。

其实，对于室温超导的研究，不乏一些类似迪亚斯团队的研究乱象。采用复杂的材料和方法得出难以复现的结果，这本质上是急功近利的行为。

室温超导的研究，还有很长一段路要走。

室温超导或开启“第四次工业革命”

为什么“室温超导”能引发全球性的关注？

首先，室温超导的零电阻特性将改变能源消耗模式。

传统输电的传输效率通常是10%左右，而室温超导可以接近100%的传输效率输送电流，做到零损耗。

该技术一旦铺开，人类可以随心所欲的把电力输送到全球的任何一个角落，而传统化石能源也将彻底的退出历史舞台，全球的结构能源也将会被颠覆。

其次，室温超导材料将大大提高超导在通信、交通、医疗等领域的应用能力。

在通信领域，室温超导可以让手机不再烫手，可以在几秒内完成充电。

芯片行业的热功耗将达到历史的低点，量子计算机能够在室温下稳定运行。

在交通领域，磁悬浮列车也将会成为主流，室温超导让1000公里每小时的速度变得可实施。

电动汽车将有所加持，几分钟就能够轻松完成续航；电动飞机或许能够发明出来。

在医疗领域，室温超导能以常规材料无法达到的磁场强度、磁场梯度与磁场均匀度，提高医疗检测的精确性。

目前来看，超导材料最常见的应用场景就是MRI（磁共振成像）与MCZ（磁控直拉单晶硅技术）。

MRI是目前应用最广泛也最精确的医疗影像仪之一，室温超导可以实现MRI的平价化，让更多的人看得起病。

MCZ是目前国内外生产300mm以上大尺寸半导体级单晶硅的最主要方法，对半导体领域的发展起着重要作用。

此外，室温超导的实现将极大地促进超导产业的发展。

在工业上，超导材料分为低温和高温两大类，以Tc=25K（-248.15℃）为界限区分。

低温超导材料具有优良的机械加工性能，已发展出较为成熟的产业链，目前已实现商业化的材料有NbTi（铌钛）和Nb3Sn（铌三锡）。

高温超导材料存在加工脆弱性的问题，需要用金刚石顶砧或者各种大型压机来实现。

故而，高温超导的生产成本较高、生产难度较大，仍在商业化的初期阶段。

不过，这两种材料都需要超低温环境来确保运行，这极大地增加了超导材料的应用和维护成本，因此无法在低成本下被大规模应用。

如果能够实现室温超导，将极大地节省超导材料的应用成本，在节省能源损耗的同时也能够提升能源传输的可靠性，提供更强大的磁场支持。

甚至有声音认为，室温超导的实现将开启第四次工业革命，在环保的基础上实现人工智能的飞速增长。

综合以上分析，我们也不难理解为何每一次“室温超导”的突破性研究成果都能引起全球科学家的关注。

室温超导的实现，将深刻变革当前的能源体系、信息传输体系，并在一定程度上影响医疗检测、高速交通乃至可控核聚变等诸多领域。

尽管目前相关技术仍不成熟可靠，但每一点技术革新的可能都值得持续关注。

“室温超导”搅动资本市场

室温超导的应用前景，不仅让科学界坚持不懈地探索，也让资本市场为之疯狂。

韩国团队发现室温超导的消息一出，全球超导概念股疯狂上涨。

在韩国，部分超导概念股6个交易日累计涨幅分别达到260%和170%，并连续3天上碰涨停板；在美国，美股超导盘前涨幅也超100%。

8月2日，A股也刮起了超导旋风。永鼎股份、创新新材、百利电气、中孚实业、东方钽业、精达股份等超导概念股，开盘触及涨停，后有所回落。

资本市场是逐利的，热衷于抓住热点概念进行短线炒作。

就投资杠杆界而言，他们不会等待“这究竟是不是真的室温常压超导”的结论，他们只需知道“机不可失，失不再来”，就可以赚得盆满钵满。

当然，换个角度来看，资本市场对室温超导概念的疯狂追捧，实际也表明了人们对这一困难重重但可能会改变世界的科学研究充满了期待。

美国方面报告称，“2022年全球超导市场规模为67.7亿美元，预计到2032年将达到173.7亿美元，2023年至2032年复合年增长率为9.97%”。

我们也希望，在科学家们前赴后继的努力下，室温超导研究领域不再只有“狼来了”，能真正尽早造福人类社会。

然而，受此影响的上市公司却不一定是和“室温超导”相关的。

以金属制品为主营业务的法尔胜在7个交易日内出现4日涨停，法尔胜于7月27日和8月2日晚间分别发布股票交易异常波动公告。

主要生产易拉罐材料等铝产品的中孚实业出现了2日涨停，并收到了关于公司股票交易异常波动的征询函。

不得以，中孚实业对超导概念进行了澄清，称公司所参与的高温超导项目，其主要成果和应用与中孚实业的主营业务无关。

除了中孚实业之外，腾亚精工等相关上市公司也纷纷“撇清关系”。

目前来看，A股真正从事超导产业化的上市公司，都跟室温超导没有什么关系。

超导产业化的上市公司以西部超导和永鼎股份为典型代表，恰好代表了当前超导产业化的两个方向——低温超导和高温超导。

西部超导基于NbTi（铌钛）、Nb3Sn（铌锡）铌基合金低温超导材料，研发生产低温超导的相关应用。

永晶股份的主营产品是第二代高温超导带材及其应用设备，2022年实现了产业化供货。

上市公司代表的是成熟技术产业化的成果，而一些初创公司的发展更能看出前沿技术的初步应用情况。

近年来，我国超导领域的融资事件多集中于高温超导领域。

2022年，苏州“八匹马超导”完成了新一轮数千万元A+轮融资。而成立不久的高温超导技术平台公司“翌曦科技”也完成了5000万元种子轮融资。

结合一二级市场来看，室温超导的商业应用还没有看到踪迹，能够实现大规模商业化落地的超导技术仍然以低温超导和高温超导为主。

随着材料复现结果的逐步确认，室温超导主题投资将告一段落，但人类对室温超导的探寻将一直持续下去，未来可期。

至于所谓“第四次工业革命”，则是人们的美好愿望。ChatGPT横空出世的时候，很多人也说“第四次工业革命来了”，但半年后热度消退了不少。如果我们真的身处所谓“第四次工业革命”，也有可能只是看着这些创新逐步落地，这是一个渐变的过程，几年后才会恍然大悟——原来科技已经进步了这么多。

文章用图：图虫创意

本回完