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在我有生之年地球人實(shí)現(xiàn)室溫超導(dǎo),我就吃翔!

2023-07-29 08:38 作者:阿顏的顏色  | 我要投稿

室溫超導(dǎo)材料如果能夠?qū)崿F(xiàn)的話,在能源、交通、信息、航天等很多個(gè)方面都有極其大的作用,簡單來說有以下影響:

第一:能源傳輸與利用提高

超導(dǎo)材料的電阻為零,在輸電過程中不會產(chǎn)生能量損失,能很大程度上減少電力傳輸損耗(利用于電能傳輸可以減少40-80%的傳輸損耗,利用于芯片制造等可以減少90%的電子設(shè)備電能損耗),而且由于沒有傳輸損耗,我們可以使用更加穩(wěn)定可靠且損耗更小的直流電(沒有無功電流和電暈損耗等)。

室溫超導(dǎo)線圈還能夠提高風(fēng)力發(fā)電機(jī)、水力發(fā)電機(jī)等可再生能源設(shè)備的效率,還能夠提高太陽能光伏發(fā)電的轉(zhuǎn)換效率。


第二:電力設(shè)備與電力電子技術(shù)

室溫超導(dǎo)材料能使超導(dǎo)變壓器、超導(dǎo)電纜、超導(dǎo)斷路器等電力設(shè)備將更加高效、小型化。同時(shí),基于超導(dǎo)材料的電力電子器件將具有更高的開關(guān)速度和更低的功耗,例如計(jì)算機(jī)散熱一直是非常困擾人們的問題,CPU和GPU隨著性能的提高,消耗的功率以及產(chǎn)熱也水漲船高,但是如果使用超導(dǎo)材料,由于散熱壓力導(dǎo)致的一系列問題都得到解決,由超導(dǎo)材料帶來的技術(shù)革新勢必導(dǎo)致計(jì)算機(jī)的性能有質(zhì)的飛躍。


第三:高速交通

超導(dǎo)材料將直接影響磁懸浮列車的發(fā)展,超導(dǎo)磁懸浮系統(tǒng)能夠大幅降低能耗和減輕系統(tǒng)重量。這意味著磁懸浮列車將能夠以更高的速度運(yùn)行,并具有更低的運(yùn)行成本和更低的噪音污染(時(shí)速600km以上)。


第四:醫(yī)療與生物技術(shù)

室溫超導(dǎo)技術(shù)在醫(yī)療與生物技術(shù)領(lǐng)域也具有巨大潛力。例如,超導(dǎo)磁共振成像(MRI)將能夠在更短的時(shí)間內(nèi)獲得更高分辨率的圖像,提高疾病的診斷準(zhǔn)確性。此外,超導(dǎo)生物傳感器將能夠在極低的信號水平下檢測生物活動(dòng),這將對生物研究和藥物開發(fā)產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。


第五:大型科學(xué)設(shè)施與科研儀器

室溫超導(dǎo)材料將為大型科學(xué)設(shè)施和科研儀器帶來重要改進(jìn)。在高能物理實(shí)驗(yàn)中,超導(dǎo)加速器和超導(dǎo)磁鐵將使得粒子能量更高,實(shí)驗(yàn)效果更好。在天文觀測領(lǐng)域,超導(dǎo)探測器將提高射電望遠(yuǎn)鏡和空間望遠(yuǎn)鏡的性能,幫助科學(xué)家更好地探索宇宙奧秘。

例如粒子加速器所需要的強(qiáng)磁場,如果通過螺線管產(chǎn)生磁場,電流越大,磁場越強(qiáng),但大電流也會產(chǎn)生大熱量,尤其在螺線管這種密集的結(jié)構(gòu),熱量堆積更為迅速。

因此如果想要實(shí)現(xiàn)強(qiáng)磁場,必然要花費(fèi)更大的代價(jià)用于散熱上,但是如果這個(gè)螺線管是由超導(dǎo)材料制成的(這里我們先不考慮臨界電流和臨界磁場的問題),一根沒有電阻的通電螺線管是不會產(chǎn)生焦耳熱的,如果成功發(fā)現(xiàn)了室溫超導(dǎo)材料,我們就可以更加普遍利用磁場。(甚至如果運(yùn)用于磁約束核聚變,理論上磁場強(qiáng)度提升2倍,等離子體體積就會縮小到1/16,有效縮小核聚變裝置體積,提高核聚變穩(wěn)定性,可控核聚變成為可能。)


第六:計(jì)算機(jī)與通信技術(shù)

超導(dǎo)電路將極大地提高計(jì)算機(jī)處理器的運(yùn)算速度和能效,為人工智能、大數(shù)據(jù)分析等前沿技術(shù)提供強(qiáng)大支持。同時(shí),室溫超導(dǎo)材料能夠促進(jìn)量子計(jì)算機(jī)的發(fā)展,由于量子比特的高度敏感性,量子計(jì)算機(jī)需要極低的溫度來保持穩(wěn)定。

而室溫超導(dǎo)材料的出現(xiàn)使得量子比特能夠在常溫下保持穩(wěn)定,從而極大地提高了量子計(jì)算機(jī)的可靠性和實(shí)用性,量子計(jì)算機(jī)利用量子比特疊加態(tài)原理的計(jì)算方式使得它的計(jì)算速度可以達(dá)到傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)的萬億倍量級,可以用于推導(dǎo)宇宙演化、黑洞等復(fù)雜模型,如果可以模擬足夠多的混沌粒子甚至可能預(yù)測相關(guān)光錐傳播(有可能能達(dá)到預(yù)測未來)。

在通信領(lǐng)域,超導(dǎo)光電子器件將提高光通信系統(tǒng)的性能,帶來更快速、更穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)連接。


第七、國防與航空航天

室溫超導(dǎo)技術(shù)在國防與航空航天領(lǐng)域也具有巨大應(yīng)用潛力。超導(dǎo)雷達(dá)、超導(dǎo)通信系統(tǒng)將顯著提高軍事裝備的性能。同時(shí),航空航天領(lǐng)域的高效超導(dǎo)電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)將使得飛行器能源密度更高,推動(dòng)無人機(jī)、飛行汽車等新型交通工具的發(fā)展。超導(dǎo)技術(shù)制造的強(qiáng)大磁場,可以被用于開發(fā)新的宇宙飛船推進(jìn)系統(tǒng),如磁浮推進(jìn),離子推進(jìn)等,極大地提高太空探索能力,宇宙航行成為可能。


基于以上七點(diǎn),室溫超導(dǎo)很可能帶來新一輪工業(yè)革命,能源提高、星際航行、預(yù)測未來、探索宇宙等等方面的可能,幾乎能夠在不久的將來讓科幻走進(jìn)現(xiàn)實(shí)。因此,如果室溫常壓超導(dǎo)能實(shí)現(xiàn),別說吃翔了,天天吃都成。

(以上內(nèi)容基于網(wǎng)絡(luò)檢索及本人極其有限的知識整合,有不對的地方還請大家溫柔指正。)

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