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爆炸性消息!美国室温超导大突破,能源革命要来了吗?

2023-03-09 21:29 作者:52赫兹实验室  | 我要投稿

开头

室温超导,人类研究了近半个世纪的课题,如今竟然被美国科学家率先实现?这无疑是物理学界的重磅炸弹,感觉拿诺奖是妥妥的节奏。



在今年三月份的美国物理学会上,来自罗切斯特大学的Ranga Dias团队,带来了高温超导方面颠覆性突破,声称已经使用氢、氮和镥制成的化合物中实现了室温超导性。


而且更厉害的是,这种新材料在约21℃的室温条件下,加压到1万个标准大气压就会出现超导现象。



以至于全球顶尖的物理方面的专家学者们,蜂拥而至见证了这次盛大的发现。


那么如果这次是真的话,会对普通人产生哪些影响?


美国室温超导

所谓超导现象,是指某些材料在特定临界温度之下,电阻完全消失为零的现象,这些材料也被称为超导体。


超导体的零电阻特性,大有用处。



比如日常生活中的电力传输会有损耗,但如果用超导,可以大大降低损耗,甚至变电站装置都可以退出历史舞台。


据统计,用铜或铝导线输电,会约有15%的电能损耗在输电线路上,光是在中国,每年的电力损失高达1000多亿度。


若改为超导输电的话,节省的电能相当于新建数十个大型发电厂,这对于电能的利用率来说,已经非常高了。



另外,导体没有了电阻,电流流经超导体时就没有热损耗,可以毫无阻力地在导线中形成强大的电流,从而产生超强磁场。


于是在核磁共振、磁悬浮等领域都有着很大的应用,甚至连可控核聚变都不需要液氮超导了。



到那时,别说能源不愁了,就算是去太空旅行都没问题。因此如果谁能够掌握这项技术,无疑将引领全球。


纵观超导历史,1911年,荷兰物理学家Heike就发现,当温度降低至4.2K(约-268.95℃)时,浸泡在液氨里的金属汞,它的电阻会消失。


但直到1957年,才有了第一个真正能描述超导现象的理论 — BCS理论。后来到了1986年,人们又发现了铜氧化物超导体、铁基超导体,继而正式开始了对超导体的研究。



2015年,德国物理学家Mikhail Eremets及同事报告了第一个超导氢化物 — 氢和硫的混合物,这让很多物理学家眼前一亮,我去,原来还可以这样操作啊。


于是他们纷纷效仿,在混合物中添加第三种元素,这样可以让超导能够接近环境压力或室温。


截至目前,虽然许多材料都可以成为超导体,但条件要求十分严苛,要么需要接近绝对零度的极低温度,要么需要数百万个大气压的极高压力。



比如目前较为先进的高温超导材料的临界温度为-196°C,而想要在室温实现超导,难度还是挺大的。


正因如此,目前人类研究了半个世纪也没有搞定室温超导。


但这次,美国Ranga Dias团队打破了这个局面,他们称在实验室里面,实现了在标准常温条件下,加压到1万个标准大气压,用三元镥氮氢体系实现了室温超导。



值得一提的是,尽管1万个标准大气压仍然很高,但相比之前说的几百万个大气压,无疑实现了重大突破!


之前,人类实现了在低温状态下的超导。而室温超导体材料,能够在无需冷却的条件下零电阻导电,这就很厉害了!


说是能源革命的颠覆性技术,那是一点不假!


这不,当这一消息出来后,迅速引发全球舆论高度关注,国内外媒体纷纷用“爆炸性消息”、“颠覆物理学”、“诺奖级成果”等溢美之词,来形容这一室温超导领域的新发现。


那么如何证明美国团队使用的材料,确实达到了超导条件?


在物理学上,评判超导材料的有两种效应,分别是迈斯纳效应和零电阻效应。



前者能让超导体内部的磁感应强度为零,即超导体排斥体内的磁场,但测量起来比较困难。


而后者指的是,材料在温度下降的过程中,电阻会越来越低,直到一定的数值后,电阻下降为零。


这样一来,我们只要观察到材料的电阻为0,就可以了,比前者来说方便太多了。


说起来很容易,但做起来却并不是那么简单。


首先实验的样本非常小,再加上测量的话要加一些装置对吧,而这些装置对数据的测量结果,有没有可能造成偏差,也说不定。



所以这次团队的测量结果和数据是否真实,还要给出大大的问号。不过,如果实验结果为真,而且能复现,那今年最大的全球科学突破无疑就是它了。


不过,值得一提的是,Ranga Dias团队的创始人Dias,他的口碑并不好,之前就出现过好几次造假情况。


比如在2014年,Dias说自己研究出来首个金属氢,并把它吹得天花乱坠,相关论文也发表在Science上。



可当人们想要看看他的研究成果的时候,Dias却称,各位,不好意思,由于操作失误,装金属氢的样本不小心打碎了。


好家伙,反正就是死无对证,你也拿他没办法!


而在室温超导领域,Dias在两年前就搞出过一个类似的大新闻。


2020年,Dias说自己弄出来一种由碳、硫和氢组合成的新材料,在15℃、267GPa压强条件下实现了室温超导,一时间那是引起全球轰动,相关论文也登上了Nature封面。



可奇怪的是,其他实验室根据他发表的论文,做了6次实验均失败,都未能复现他的实验结果,这就让人非常怀疑他数据的真实性。


后来更有专业人士指出其论文里,某些数据的验证方式不对,完完全全就是骗局,对于这些疑问,Dias并没有做过多的解释。


但作为全世界最权威、最有名望的学术期刊Nature顶不住压力了,后来不得不撤下了他们的封面文章。给出的理由是,研究人员在数据处理方面存在违规行为。

想想也是,如果一个成果只有你能做出来,而其他团队都不能复现的话,那么只有一种可能性,那就是造假的成分比较大。



不过这次 Dias站出来表态了,他认为这将是一项重塑21世纪的革命性技术,已经多次重复试验,有信心过审。


但作为有前科表现的人来说,这次室温超导的突破,是不是又是一次炒作,还是个未知数。


结尾

但是不管技术究竟靠不靠谱,有一点值得骄傲的是,为了能够早日实现对能源的变革,我们人类一直在努力。



室温超导,美国人已经在前面趟好路了,后面的就要看我们中国的了,在高尖端的行业我们的节奏也不能落下,要加油了哈!








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