7月31日,韓國(guó)一研究團(tuán)隊(duì)在arXiv公布論文宣稱(chēng)發(fā)現(xiàn)常壓室溫超導(dǎo)體LK-99后,掀起了全球室溫超導(dǎo)復(fù)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)的熱潮。那么什么是超導(dǎo)材料?LK-99為何能引發(fā)科學(xué)界的轟動(dòng)?室溫超導(dǎo)意味著什么?
目前超導(dǎo)材料的應(yīng)用案例中,上海做了1.2公里的超導(dǎo)電纜,深圳平安大廈下面也做了400米的超導(dǎo)電纜,目前超導(dǎo)材料的商業(yè)化應(yīng)用狀況如何?哪些因素制約了它的大量應(yīng)用?
(相關(guān)資料圖)
如果LK-99的發(fā)現(xiàn)屬實(shí),將對(duì)哪些行業(yè)產(chǎn)生巨大影響?
本期《鈦度熱評(píng)》特邀資深媒體人一起就話題“LK-99引發(fā)全球‘煉丹’,室溫超導(dǎo)將帶來(lái)什么?”進(jìn)行了討論,下面是部分觀點(diǎn)集錦。
關(guān)于什么是超導(dǎo)材料?LK-99為何能引發(fā)科學(xué)界的轟動(dòng)?室溫超導(dǎo)意味著什么?
藍(lán)媒匯聯(lián)創(chuàng)兼運(yùn)營(yíng)總監(jiān)岳輕表示,這次超導(dǎo)消息之所以能引起如此大的轟動(dòng),一方面是室溫超導(dǎo)脫離了嚴(yán)苛的使用環(huán)境,代表了更先進(jìn)的電力傳輸方式、將損耗大幅度降低,另一方面是超導(dǎo)材料是補(bǔ)足可控核聚變的重要一環(huán)。
以往有沒(méi)有超導(dǎo)實(shí)際應(yīng)用案例?答案是有的。但此前所誕生的均為低溫超導(dǎo),也就是實(shí)際使用中必須在近零下200多度的環(huán)境中,不具備大規(guī)模落地的可能。因此目前超導(dǎo)體多還在實(shí)驗(yàn)室中,靜待有一天實(shí)現(xiàn)技術(shù)突破。如果LK-99屬實(shí),實(shí)現(xiàn)了室溫超導(dǎo),那小到手機(jī)、電車(chē)快充,大到磁懸浮、星際旅行,人類(lèi)真正可以展望能源自由了。
室溫超導(dǎo)在材料學(xué)中屬于玄學(xué)范疇,天量的材料組合方式、疊加天量的工藝手段,所誕生的不同種類(lèi)材料能以數(shù)萬(wàn)億計(jì),想要在其中恰巧找到它,概率不啻于在宇宙中找到一顆和地球一模一樣的星球。而這次LK-99的誕生,也是很多人暢想是否韓國(guó)科學(xué)家找到了那奇跡的萬(wàn)億分之一的可能。
遺憾的是,在目前展現(xiàn)出來(lái)的所有證明中,越來(lái)越傾向這是一起烏龍事件。它只是表面看起來(lái)像超導(dǎo),但實(shí)際大相徑庭。之所以熱度一直高漲的原因,除了人類(lèi)對(duì)能源自由、對(duì)高生產(chǎn)力、對(duì)星辰大海的渴望外,還有資本市場(chǎng)在其中推波助瀾。這場(chǎng)關(guān)于人類(lèi)命運(yùn)的暢想終究還是一場(chǎng)美夢(mèng)。
比特財(cái)經(jīng)主編鄒震表示,最近,一支韓國(guó)科學(xué)家團(tuán)隊(duì)的論文在預(yù)印本服務(wù)器arXiv.org上引起了轟動(dòng)。他們聲稱(chēng)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了一種名為L(zhǎng)K-99的化合物。中國(guó)國(guó)內(nèi)科學(xué)家的實(shí)驗(yàn)結(jié)果也印證了LK-99這種常溫超導(dǎo)現(xiàn)象材料的可復(fù)制性。此外,美國(guó)勞倫斯伯克利國(guó)家實(shí)驗(yàn)室運(yùn)用大型計(jì)算機(jī)對(duì)LK-99進(jìn)行了全面模擬計(jì)算,并得出了支持韓國(guó)研究人員結(jié)論的結(jié)果。雖然這距離LK-99走向真正的商用還有太遠(yuǎn)的距離,但這至少指明了一條可行路徑的方向。
“LK-99”超導(dǎo)體具有極低的電阻和很高的電流承載能力,這使得其在能源傳輸和儲(chǔ)存方面具有巨大潛力。相比傳統(tǒng)的導(dǎo)線材料,該超導(dǎo)體能夠大幅提高能源傳輸效率,減少能源損耗,為可再生能源的開(kāi)發(fā)和利用提供了新的可能性。目前全球數(shù)據(jù)中心耗能已接近三峽大壩兩年的發(fā)電量,要持續(xù)發(fā)展算力,能源是必須要闖過(guò)去的一關(guān),在這方面,LK-99應(yīng)用前景可謂是一片光明。
其次是“LK-99”超導(dǎo)體的獨(dú)特性能使其成為研究高能物理、量子計(jì)算和量子通信等領(lǐng)域的理想材料。應(yīng)用LK-99,一臺(tái)iPhone大小的掌上終端,就可能擁有量子計(jì)算機(jī)的算力。因此,未來(lái)它將顛覆整個(gè)IT行業(yè)。
有觀點(diǎn)認(rèn)為,由于“LK-99”超導(dǎo)體具有極低的電阻和磁場(chǎng)排斥效應(yīng),可以用于磁共振成像(MRI)等醫(yī)學(xué)設(shè)備中,提高成像質(zhì)量和減少對(duì)患者的不適感,為醫(yī)學(xué)診斷和治療帶來(lái)了革命性的突破。這反應(yīng)出LK-99將能創(chuàng)造出更多應(yīng)用場(chǎng)景。
資深財(cái)經(jīng)媒體人董曉孝表示,在說(shuō)室溫超導(dǎo)前,先說(shuō)下高溫超導(dǎo)。早在上世紀(jì)80年代,我們國(guó)家有科學(xué)工作者在研究過(guò)程中發(fā)現(xiàn)一個(gè)樣品在零下90℃實(shí)現(xiàn)了超導(dǎo),當(dāng)時(shí)央視都已過(guò)來(lái)錄制節(jié)目,準(zhǔn)備對(duì)外發(fā)布,這將是一項(xiàng)轟動(dòng)世界的科研成果。這位科學(xué)工作者在播出前去請(qǐng)示他的導(dǎo)師——北科大的教授,這位導(dǎo)師指出“一定要做重復(fù)試驗(yàn)確認(rèn)”,后來(lái)多次重復(fù)試驗(yàn)就再也沒(méi)有成功過(guò)。舉這個(gè)例子,說(shuō)明高溫超導(dǎo)較難實(shí)現(xiàn),至于室溫超導(dǎo),難度就更大了,條件也更加苛刻。當(dāng)然,對(duì)于科學(xué)的探求與真理的追求,要不斷“大膽假設(shè),小心求證”,讓科學(xué)技術(shù)不斷進(jìn)步、發(fā)展,但對(duì)待科學(xué)需要嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度,扎實(shí)的重復(fù)試驗(yàn),應(yīng)該要有學(xué)術(shù)的風(fēng)骨。
螺旋實(shí)驗(yàn)室螺旋君表示,“室溫超導(dǎo)”這種堪比第四次工業(yè)革命的成就發(fā)現(xiàn),在今年內(nèi)就被宣布發(fā)現(xiàn)了三次,而且是被來(lái)自印度、美國(guó)、韓國(guó)三個(gè)不同的科研團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)。
雖然每一次的高調(diào)宣布,最終帶來(lái)的都是無(wú)法復(fù)現(xiàn)的失望,但是也并非沒(méi)有帶來(lái)“積極影響”,比如股市,資金高調(diào)涌入超導(dǎo)概念股,法爾勝漲斬獲6天4板的“戰(zhàn)績(jī)”,國(guó)纜檢測(cè)也連續(xù)兩日漲停。
但最終這些資本狂歡也如之前數(shù)次一樣,最終都會(huì)歸于沉寂,法爾勝這家公司聲稱(chēng)自己只是一家金屬制品生產(chǎn)商和環(huán)保企業(yè),并沒(méi)有對(duì)室溫超導(dǎo)技術(shù)進(jìn)行研究。另一家乘上風(fēng)口的中孚實(shí)業(yè),雖然它參與了中國(guó)社會(huì)科學(xué)院2010年的一個(gè)超導(dǎo)項(xiàng)目,但它只提供了場(chǎng)地和設(shè)備。
現(xiàn)在想想其實(shí)也就不難理解,為什么這次韓國(guó)團(tuán)隊(duì)室溫超導(dǎo)的新聞,為什么報(bào)道和轉(zhuǎn)載最多的不是科研機(jī)構(gòu),而是證券公司和財(cái)經(jīng)媒體了。
關(guān)于目前超導(dǎo)材料的商業(yè)化應(yīng)用狀況如何?哪些因素制約了它的大量應(yīng)用?
《鯨平臺(tái)》智庫(kù)專(zhuān)家郭施亮表示,室溫超導(dǎo)復(fù)現(xiàn)實(shí)驗(yàn),引導(dǎo)超導(dǎo)概念股的炒作,包括美國(guó)超導(dǎo)以及A股的超導(dǎo)概念股都出現(xiàn)了大幅炒作的現(xiàn)象。作為一種顛覆性的產(chǎn)物,現(xiàn)在很可能處于概念階段,如同之前的元宇宙概念等。不過(guò),人類(lèi)的偉大來(lái)自夢(mèng)想,夢(mèng)想有了,很多事情都可能會(huì)實(shí)現(xiàn)。對(duì)資本市場(chǎng)來(lái)說(shuō),可能會(huì)從純概念炒作到商業(yè)邏輯炒作,最后再實(shí)現(xiàn)基本面回歸,概念股炒作之后,未來(lái)自然會(huì)存在分化的現(xiàn)象。一旦LK-99可以實(shí)現(xiàn),將會(huì)是見(jiàn)證歷史,對(duì)很多行業(yè)將會(huì)帶來(lái)顛覆性的影響。不過(guò),要真正實(shí)現(xiàn)商業(yè)化、完成應(yīng)用場(chǎng)景的拓寬,估計(jì)還有漫長(zhǎng)的路要走。
關(guān)于如果LK-99的發(fā)現(xiàn)屬實(shí),將對(duì)哪些行業(yè)產(chǎn)生巨大影響?
侃見(jiàn)財(cái)經(jīng)負(fù)責(zé)人李雙江表示,近期,韓國(guó)一研究團(tuán)隊(duì)在arXiv公布論文宣稱(chēng)發(fā)現(xiàn)常壓室溫超導(dǎo)體LK-99后,掀起了全球室溫超導(dǎo)復(fù)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)的熱潮。
實(shí)際上,室溫超導(dǎo)并不是新概念,之所以該概念能引發(fā)市場(chǎng)關(guān)注,主要是因?yàn)樵摬牧系奶匦詻Q定。
眾所周知,室溫超導(dǎo)有著零電阻以及抗磁性的特性,如果該材料問(wèn)世,那么人類(lèi)就能完美的解決電力傳輸過(guò)程中的電能損耗問(wèn)題,這也意味著人類(lèi)可能在能源革命中要掀開(kāi)新的篇章,但想要解決并非易事。
目前從全球范圍內(nèi)來(lái)看,室溫超導(dǎo)有一定的進(jìn)展,但是還沒(méi)有突破性進(jìn)展,目前主要是資本市場(chǎng)的概念炒作,距離真正的落地還有很長(zhǎng)的一段距離。
如果LK-99真的落地,那么首先會(huì)對(duì)能源領(lǐng)域產(chǎn)生顛覆性的影響,因?yàn)長(zhǎng)K-99的零電阻和完美導(dǎo)電性能,可以提高電能的傳輸效率,減少電線的能量損失,從而實(shí)現(xiàn)更遠(yuǎn)距離的高效傳輸,為全球清潔能源的應(yīng)用提供堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ),如此之下,人類(lèi)的能源問(wèn)題幾乎就可以完美解決。
其次就是交通和航天方面,由于室溫超導(dǎo)線圈作為“完美的電池”可以高效地存儲(chǔ)和釋放能量,具有快速充放電特點(diǎn),且具有循環(huán)穩(wěn)定性,如果實(shí)現(xiàn),對(duì)于交通方面的影響將會(huì)是顛覆性的。此外,由于在能源方面的特性,有助于航空領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)突破性的發(fā)展,如果屬實(shí),那么移民火星的計(jì)劃可能在本世紀(jì)就可以實(shí)現(xiàn)了。
盤(pán)古智庫(kù)高級(jí)研究員江瀚表示,超導(dǎo)材料是一種具有超低電阻的導(dǎo)體,可以在沒(méi)有電場(chǎng)的情況下實(shí)現(xiàn)導(dǎo)電。常壓室溫超導(dǎo)體LK-99具有常溫的特點(diǎn),其發(fā)現(xiàn)引起了科學(xué)界的轟動(dòng),因?yàn)樗赡転槭覝爻瑢?dǎo)的實(shí)際應(yīng)用打開(kāi)新的可能性。
室溫超導(dǎo)意味著可以在常溫下實(shí)現(xiàn)超導(dǎo),不需要使用液氮或液氫等極低溫度的條件,這將大大降低超導(dǎo)應(yīng)用的成本和難度。超導(dǎo)材料的應(yīng)用案例包括超導(dǎo)電纜、超導(dǎo)磁體、超導(dǎo)發(fā)電機(jī)等,目前超導(dǎo)材料的商業(yè)化應(yīng)用狀況還不是很普遍,主要原因包括材料成本高、加工技術(shù)復(fù)雜、磁體尺寸受限等。
如果LK-99的發(fā)現(xiàn)屬實(shí),將對(duì)電力、交通、醫(yī)療等行業(yè)產(chǎn)生巨大影響。至少以下幾個(gè)方面可以有較大的應(yīng)用:
一是徹底變革能源產(chǎn)業(yè),室溫超導(dǎo)電纜可以大大降低電力傳輸?shù)膿p耗,提高電網(wǎng)的穩(wěn)定性和可靠性,減少對(duì)環(huán)境的影響。此外,超導(dǎo)發(fā)電機(jī)和超導(dǎo)變壓器也可以提高電氣設(shè)備的效率和可靠性。
二是有效優(yōu)化交通出行方式,室溫超導(dǎo)磁懸浮技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)更高效、更安靜、更舒適的交通方式,例如超導(dǎo)磁懸浮列車(chē)、超導(dǎo)電動(dòng)機(jī)等。此外,超導(dǎo)電纜還可以用于地下交通系統(tǒng),如地鐵、輕軌等。
三是積極推動(dòng)醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用,超導(dǎo)磁體可以用于磁共振成像、核磁共振波譜儀等設(shè)備,提高醫(yī)療設(shè)備的性能和精度,同時(shí)減少對(duì)患者的輻射影響。
四是改變計(jì)算機(jī)信息技術(shù)產(chǎn)業(yè),超導(dǎo)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、超導(dǎo)計(jì)算機(jī)等技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)更高效、更快速、更小型的信息處理設(shè)備,提高數(shù)據(jù)中心和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的性能和可靠性。
然而,室溫超導(dǎo)技術(shù)還面臨著一些技術(shù)和理論上的挑戰(zhàn),能否真正實(shí)現(xiàn)還是一個(gè)未知數(shù)。
竹閱文化CEO 陳偉明表示,所謂超導(dǎo)體,顧名思義就是在特定條件下電阻值為0或者接近0的超級(jí)導(dǎo)體;I2R=發(fā)熱量。I是電流,R是電阻。若能實(shí)現(xiàn)常溫超導(dǎo),則可有效節(jié)能減排,同時(shí)降低電壓暫降和電流暫增的現(xiàn)象,提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
其中,最直接受益的,卻是電動(dòng)汽車(chē)和懸浮高速列車(chē),而與普通人息息相關(guān)的問(wèn)題:電子產(chǎn)品的散熱。
可LK99只是驗(yàn)證了室溫超導(dǎo)的方向,開(kāi)辟了一個(gè)迭代的新航路,但較長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)LK-99很難有超導(dǎo)方面的實(shí)際應(yīng)用。
在發(fā)電上,利用超導(dǎo)體容易獲得超強(qiáng)電流和超強(qiáng)磁場(chǎng),容易制成用于約束核聚變的大型托克馬克裝置;芯片方面,利用超導(dǎo)體的電子隧道效應(yīng),制造量子計(jì)算芯片;交通方面,利用超導(dǎo)體的完全抗磁性,制造磁懸浮軌道;醫(yī)療方面,利用超導(dǎo)體提供的磁場(chǎng)誘發(fā)核磁共振……
“常溫超導(dǎo)體是人類(lèi)現(xiàn)代科技所能達(dá)到最高端的材料,但往往只需要最樸素的烹飪方式。”
也許,這是人類(lèi)下一次科技革命的初啼!
貝克街探案官負(fù)責(zé)人張杰表示,室溫超導(dǎo)為何令世界著迷。7月22日,有報(bào)道稱(chēng)韓國(guó)研究團(tuán)隊(duì)成功合成全球首個(gè)室溫超導(dǎo),臨界溫度為127℃,中科院物理所第一時(shí)間證偽。隨后,韓國(guó)超導(dǎo)低溫學(xué)會(huì)發(fā)布聲明稱(chēng),“LK-99”并非常溫超導(dǎo)體,因?yàn)樗](méi)有表現(xiàn)出超導(dǎo)體的特征。
雖然韓國(guó)LK-99研究團(tuán)隊(duì)鬧了烏龍,但是室溫超導(dǎo)并非不可能實(shí)現(xiàn),2020年,美國(guó)《自然》報(bào)道了美國(guó)羅切斯特大學(xué)物理學(xué)家Ranga Dias聯(lián)合內(nèi)華達(dá)大學(xué)等團(tuán)隊(duì)在室溫超導(dǎo)領(lǐng)域的重大突破:實(shí)現(xiàn)287K(約15℃)溫度下的碳—硫—?dú)潴w系超導(dǎo)。
不過(guò)溫度條件雖然友好,壓力條件卻極難達(dá)到。267GPa壓強(qiáng)相當(dāng)于標(biāo)準(zhǔn)大氣壓的260萬(wàn)倍,已經(jīng)與地球中心壓強(qiáng)(370GPa)處在同一量級(jí)。
換句話說(shuō),如果研究人員能夠?qū)⑦@種材料穩(wěn)定在環(huán)境壓力,超導(dǎo)應(yīng)用普及的夢(mèng)想就有望實(shí)現(xiàn),比如用于核磁共振成像和磁懸浮列車(chē)、無(wú)耗散電流傳送和不需要冷卻的超強(qiáng)超導(dǎo)磁體等。
一旦相關(guān)團(tuán)隊(duì)真在室溫超導(dǎo)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)突破,意味著超導(dǎo)材料的應(yīng)用將不再受限于低溫冷卻設(shè)備的支持,超導(dǎo)應(yīng)用將廣泛推廣至能源、醫(yī)療、機(jī)器人、電網(wǎng)、交通等諸多領(lǐng)域。
首先是電力相關(guān)領(lǐng)域全面革新,由于超導(dǎo)材料具備零電阻特性,可實(shí)現(xiàn)電力無(wú)損傳輸、儲(chǔ)存,提升遠(yuǎn)距離輸電、長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能效率;大大提升電機(jī)效率、減少體積,電動(dòng)汽車(chē)、機(jī)器人、發(fā)電領(lǐng)域全面受益。
其次是醫(yī)療領(lǐng)域,超導(dǎo)核磁共振設(shè)備更具經(jīng)濟(jì)性,設(shè)備更加小型化;第三可以幫助磁懸浮列車(chē)大規(guī)模應(yīng)用。;第四則可以應(yīng)用在量子計(jì)算領(lǐng)域,超導(dǎo)體的量子隧穿效應(yīng)廣泛在超導(dǎo)量子干涉儀(SQUIDs)、超導(dǎo)量子計(jì)算以及快速單磁通量子(RSFQ)數(shù)位電子設(shè)備等領(lǐng)域。
至于室溫超導(dǎo)何時(shí)才能實(shí)現(xiàn),暫且先讓子彈飛一會(huì)。
資深媒體人崔伯爵吃魚(yú)表示,任何一項(xiàng)發(fā)明,其實(shí)都是在轉(zhuǎn)化賽道。如果這個(gè)技術(shù)是真的,其實(shí)本質(zhì)上是把電力問(wèn)題轉(zhuǎn)化成了新材料問(wèn)題,可以預(yù)見(jiàn),如果這個(gè)技術(shù)成熟,這種新材料,或者說(shuō)金屬會(huì)成為世界上新的搶手貨,圍繞著這個(gè)材料的大國(guó)博弈,科技研發(fā)又會(huì)開(kāi)始,這可能會(huì)改變?cè)械氖澜缒茉春筒牧细窬?。有很多?wèn)題呼之欲出:對(duì)石油的依賴(lài)會(huì)不會(huì)下降,新能源產(chǎn)品,比如電動(dòng)車(chē)的銷(xiāo)量會(huì)不會(huì)變化。鋰電池怎么說(shuō),鎳電池呢?這一切都會(huì)發(fā)生改變。LK99會(huì)不會(huì)牽涉到稀有金屬,這些金屬分布在哪里?一個(gè)問(wèn)題解決了,又會(huì)衍生出無(wú)數(shù)其他問(wèn)題。
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