室溫超導(dǎo)爆火真相：復(fù)現(xiàn)、質(zhì)疑和突破

《阿凡達(dá)》里有一種“Unobtanium”室溫超導(dǎo)礦石，可以讓一座座大山懸浮在空中。這同樣是眾多從事超導(dǎo)研究的科學(xué)家們的終極夢想，尋找到可實用化的室溫超導(dǎo)材料。

十多天前， 韓國科研團(tuán)隊等人員宣稱一種銅摻雜鉛磷灰石材料“LK-99”具有室溫超導(dǎo)性能。目前中美俄等多個研究團(tuán)隊正在嘗試驗證其實驗結(jié)果。

【資料圖】

8月1日，華中科技大學(xué)宣布成功復(fù)現(xiàn)磁懸浮的“LK-99”晶體。該晶體懸浮的角度比韓國量子能源研究中心獲得的樣品磁懸浮角度更大。

當(dāng)日，A股市場上超導(dǎo)概念股永鼎股份、百利電氣漲停；美股美國超導(dǎo)收漲60%，近5個交易日，該股累計上漲約130%，目前股價已接近近三年高位。

- 來源：東方財富-

米磊認(rèn)為，超導(dǎo)之于能源領(lǐng)域就是半導(dǎo)體之于信息領(lǐng)域，過去60年的信息革命依靠的是半導(dǎo)體材料的突破，未來60年的能源革命依靠的是超導(dǎo)材料的突破。

小飯桌第一時間邀請了 上海交通大學(xué)教授、翌曦科技創(chuàng)始人、國家能源智能電網(wǎng)研發(fā)中心副主任、上海市高溫超導(dǎo)材料與系統(tǒng)工程研究中心主任金之儉，在小飯局Pro上分享了超導(dǎo)材料的發(fā)展歷程及未來圖景，吸引了上萬人在線參與。

金之儉指出“LK-99”之所以關(guān)注度高，因其制備工藝比較簡單，而且能在室溫、常壓下實現(xiàn)超導(dǎo)。但韓國的常溫超導(dǎo)實驗演示了超導(dǎo)體的懸浮現(xiàn)象，但超導(dǎo)驗證實驗還不夠嚴(yán)謹(jǐn)，需要進(jìn)一步的復(fù)核驗證。

作為翌曦科技種子輪的領(lǐng)投方，中科創(chuàng)星自2022年起布局超導(dǎo)領(lǐng)域，其創(chuàng)始合伙人米磊同樣對小飯桌指出，室溫超導(dǎo)還處于實驗室階段，還沒有被完全驗證，之所以遲遲沒有實現(xiàn)突破，是因材料體系較為復(fù)雜，國內(nèi)賽道才剛剛起步。

超導(dǎo)材料的從0到1

想要理解這一發(fā)現(xiàn)的重要意義，金之儉教授梳理并回顧了超導(dǎo)的發(fā)展歷程。

超導(dǎo)是指一種材料在低溫下電阻突然變?yōu)榱愕默F(xiàn)象。

1911年2月，荷蘭科學(xué)家昂納斯將汞Hg的溫度降低至稍低于4.2K時，即接近絕對零度（-273.15℃），汞的電阻突然消失表現(xiàn)出超導(dǎo)狀態(tài)。昂納斯也因超導(dǎo)體的發(fā)現(xiàn)，于1913年獲得諾貝爾物理學(xué)獎。

自從昂里斯發(fā)現(xiàn)汞的超導(dǎo)特性后，物理學(xué)家們 幾乎把元素周期表里所有的金屬翻了遍，尋找有可能的超導(dǎo)元素。 具有超導(dǎo)特性的材料有成千上萬種，但是真正能夠?qū)嵱玫某瑢?dǎo)材料沒超過十種。超導(dǎo)材料能否實用不僅要有合適的臨界溫度、臨界電流密度和臨界磁場，還要看這個材料的機(jī)械特性、制備難度和成本等多個因素。

物理學(xué)家們陸續(xù)發(fā)現(xiàn)很多金屬化合物同樣是超導(dǎo)材料，但超導(dǎo)材料的臨界溫度仍沒辦法突破30K，似乎有個看不見的天花板，稱之為麥克米蘭極限。

超導(dǎo)材料真正走到產(chǎn)業(yè)化大規(guī)模應(yīng)用是國際核聚變實驗堆項目ITER計劃。我國加入ITER計劃后，完成了自主制備低溫超導(dǎo)導(dǎo)線，孕育了當(dāng)前科創(chuàng)板明星企業(yè)——西部超導(dǎo)。低溫超導(dǎo)材料由ITER項目拉動已形成很大產(chǎn)業(yè)，如核磁共振加速器等都是低溫超導(dǎo)材料的產(chǎn)物。

多年的探索一直沒有突破麥克米蘭極限，科學(xué)家不得不另辟蹊徑尋找新的超導(dǎo)材料。瑞士IBM公司工程師柏諾慈和繆勒研究過渡金屬氧化物的導(dǎo)電性，在一堆絕緣陶瓷材料里尋找超導(dǎo)體，多年的努力終于發(fā)現(xiàn)在鋇鑭銅氧化物體系可能具有超導(dǎo)電性，并且找到了明確的零電子效應(yīng)，突破了麥克米蘭極限。

1987年2月，我國趙忠賢院士和美國科學(xué)家朱經(jīng)武幾乎同時發(fā)現(xiàn)釔鋇銅氧（YBCO）92.8K轉(zhuǎn)變溫度，液氮溫區(qū)超導(dǎo)材料由此產(chǎn)生。

目前大規(guī)模量產(chǎn)的仍是YBCO高溫超導(dǎo)帶材制備技術(shù)，約90%成分是銅和不銹鋼基帶，原材料成本并不高，超導(dǎo)帶材成本主要取決于性能水平、成品率和量產(chǎn)水平，未來成本下降空間巨大。

這種超導(dǎo)材料在許多領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用，比如 磁懸浮列車、MRI、核聚變等。但由于目前超導(dǎo)材料只在極低溫度下才能實現(xiàn)這種電性，限制了其在實際應(yīng)用中的范圍。

室溫傳導(dǎo)的復(fù)現(xiàn)和質(zhì)疑聲

韓國室溫超導(dǎo)的實驗也引起多方質(zhì)疑，而該研究團(tuán)隊的成員表示，論文存在缺陷，系團(tuán)隊中的一名成員擅自發(fā)布，目前團(tuán)隊已要求下架論文。

在華中科技大學(xué)宣布復(fù)現(xiàn)成功同時，團(tuán)隊成員表示晶體雖然存在抗磁性，但比較弱，也沒有所謂的“零阻”，整體表現(xiàn)就像是半導(dǎo)體曲線。如果算具備超導(dǎo)相，也是微量的超導(dǎo)雜質(zhì)，無法形成連續(xù)的超導(dǎo)通路。

- 圖中黑點部分即為復(fù)現(xiàn)“LK-99晶體”-

（圖源：B站up主“關(guān)山口男子技師”視頻節(jié)選）

而此前北京航空航天大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院劉知琪教授團(tuán)隊在arXiv上提交的論文顯示，他們根據(jù)韓國團(tuán)隊公布的方法合成了LK-99，但沒有發(fā)現(xiàn)其具有超導(dǎo)性。

金之儉指出，從數(shù)據(jù)上看，目前韓國“LK-99”晶體并不能確定是完全的超導(dǎo)材料。 一方面，確認(rèn)材料需要做大量的驗證工作，目前應(yīng)該還沒有被完整確認(rèn)。另一方面，即使該材料具有超導(dǎo)性，并不能立刻拿來實用。

上海市超導(dǎo)材料及系統(tǒng)工程研究中心主任、超導(dǎo)應(yīng)用研究專家洪智勇表示，從韓國團(tuán)隊公布的論文來看，其測試手法與目前的超導(dǎo)材料驗證試驗存在差異，且測試方法和數(shù)據(jù)的呈現(xiàn)方式過于粗糙，難以證實材料是否真的具有超導(dǎo)性質(zhì)。

實際上超導(dǎo)材料需要具備兩大特性： 零電阻效應(yīng)和邁斯納效應(yīng)。邁斯納效應(yīng)是超導(dǎo)體從一般狀態(tài)相變至超導(dǎo)態(tài)的過程中對磁場的排斥現(xiàn)象，或稱抗磁性。目前韓國“LK-99”晶體的超導(dǎo)特性還沒有嚴(yán)格展現(xiàn)并真正驗證。

室溫超導(dǎo)若實現(xiàn)會發(fā)生什么

如果此次常溫超導(dǎo)材料成功，將深刻影響能源、交通、醫(yī)學(xué)、軍工等眾多領(lǐng)域。所有和電相關(guān)的產(chǎn)品都將迎來變革。發(fā)電端一旦實現(xiàn)可控核聚變，能源問題將得到徹底解決；輸電端，超導(dǎo)電纜將替代特高壓輸電；用電端，功率密度更大、更節(jié)能的電機(jī)廣泛應(yīng)用；磁懸浮列車將大行其道；醫(yī)療領(lǐng)域，核磁共振將會更靈敏、更普及?？梢韵胂蟮目臻g還有很多，科幻小說里的很多場景都可以呈現(xiàn)。

有投資者表示今年頻繁出現(xiàn)室溫傳導(dǎo)的研究成果，與產(chǎn)業(yè)資源傾斜相關(guān)，韓國人的實驗成功并非偶然。米磊同樣指出國外賽道已經(jīng)熱起來了，但國內(nèi)的賽道才剛剛起步，標(biāo)的較為稀缺，未來五年內(nèi)都可繼續(xù)關(guān)注室溫超導(dǎo)的實驗室進(jìn)展。

發(fā)現(xiàn)室溫超導(dǎo)材料只是第一步，金之儉認(rèn)為發(fā)現(xiàn)室溫超導(dǎo)材料是非常大的突破，但找到能夠大規(guī)模實用的室溫超導(dǎo)材料還有很遠(yuǎn)的路要走。

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