室溫超導之戰(zhàn)又起風云,百花齊放有望突破瓶頸
繼核聚變、ChatGPT之后,“室溫超導”領域迎來新的技術突破。據(jù)報道,今年3月7日舉行的“靜態(tài)超導實驗”報告會議上公布了一份最新研究成果:迪亞茲團隊通過實驗,創(chuàng)造出了一種在室溫和相對較低壓力的可在實際條件下工作的“超導體”。
該超導體由氫、氮和镥(Lu-N-H)三種金屬元素材料混合、放置在“金剛石壓砧”裝置中加壓,在約21℃溫度下、以及1萬個標準大氣壓的壓力下進入超導狀態(tài),失去了對電流的阻力,從而實現(xiàn)這種新型超導體在室溫環(huán)境中應用的可能。
1、什么是超導體?
超導體(英文名:superconductor),又稱為超導材料,指在某一溫度下,電阻為零的導體。在實驗中,若導體電阻的測量值低于10-25Ω,可以認為電阻為零。
2、超導體具有什么特性?
(1)完全導電性:零電阻效應,指溫度降低至某一溫度以下,電阻突然消失現(xiàn)象。
(2)完全抗磁性:指在磁場強度低于臨界值的情況下,磁力線無法穿過超導體,超導體內(nèi)部磁場為零的現(xiàn)象。
(3)通量量子化:指當兩層超導體之間的絕緣層薄至原子尺寸時,電子對可以穿過絕緣層產(chǎn)生隧道電流的現(xiàn)象,即在超導體—絕緣體—超導體結(jié)構可以產(chǎn)生超導電流。
3、超導體是如何被發(fā)現(xiàn)的?
1911年,荷蘭科學家卡末林—昂內(nèi)斯用液氦冷卻汞,到4.2(-268.95℃)時,第一次發(fā)現(xiàn)超導電性??┝忠蜓芯课镔|(zhì)在低溫下的性質(zhì),獲得1913年諾貝爾獎。
1957年,第一個真正能描述超導現(xiàn)象的BCS理論誕生。
1986年,繆勒和柏諾茲在銅氧化合物體系發(fā)現(xiàn)陶瓷性金屬氧化物LaBaCuO4具有高溫超導性,Tc為 35K(﹣240.15℃)。此后,高溫超導的研究迅速發(fā)展。
2012年,德國萊比錫大學發(fā)現(xiàn)石墨顆粒能在室溫下表現(xiàn)出超導性。
2016年,英國愛丁堡大學E.Gregoryanz等人在325 GPa獲得了氫的一種 “新固態(tài)”,認為可能是金屬氫,論文發(fā)表在《自然》雜志。
2017年,美國哈佛大學研究團隊宣布在495 GPa下實現(xiàn)了金屬氫。
2019年,德國科學家在馬克斯·普朗克化學研究所用鑭超氫化物在170萬個大氣壓的高壓下實現(xiàn)Tc為 -23攝氏度。
2020年,迪亞茲團隊創(chuàng)造出一種三元氫化物(C-S-H),在267萬個超高大氣壓下,實現(xiàn)了轉(zhuǎn)變溫度為15攝氏度的超導電性,發(fā)表在Nature雜志,后被撤稿。
4、超導體有哪些作用?
這是一項具有遠大戰(zhàn)略意義的高新技術,可以廣泛用于信息、檢測、交通運輸、電力技術等領域,有著重要的研究和開發(fā)價值。凡是用到電的地方,它都有劃時代的意義。
5、目前哪些國家在申請相關專利?
主要集中在美日中德,申請技術集中在:制備處理方法及相應用超導體的相關器件,如線纜;以及應用過程中與之相關控制條件的衍生技術等。


可以看到近20年發(fā)展態(tài)勢一直較好,最近幾年專利申請有下降趨勢,可能因為技術研發(fā)難度較大,研究出更高臨界轉(zhuǎn)變溫度的超導體較為困難,但在科學的世界,沒有什么是不可能的。
畢竟,夢想還是要有的,萬一哪天被實現(xiàn)了呢?