室温超导材料这个词有点难理解,我们需要把它拆分开来,首先来讲超导,讲完了超导,你就知道室温超导为什么厉害了。
超导并非我们还未接触的新科技,在生活中像医院常用和核磁共振仪就是靠超导体实现的,再比如过去我们很憧憬的磁悬浮列车,据说速度可以达到现在高铁的2倍,行驶过程中还不会出现颠簸,也是靠超导体发电驱动的。
由此可见,超导这项技术很厉害,但是为什么它没有在生活中得到广泛的应用呢?这个跟超导体的特性有关。1911 年,荷兰物理学家海克·卡马林·昂内斯发现了汞在临界温度-268.8°C以下的超导现象。
可以想象,达到这个温度要付出的资源和技术无疑是巨大的,这成为了阻碍超导应用的最大的难题,所以让超导的临界温度上升就成了它应用的主攻方向。
但是这里就有一个难点了,因为超导其实就相当于一个大号的电流,虽然发电功率大,但是发热也快。因为材料都是存在电阻的,提高温度以后超导材料的发热速度会更快,很容易损坏设备。
既要提高临界温度,又要提高超导体的性能,这无异于在100℃下炼制冰块。难度虽然大,但在理论上是可以做到的。
我们可以把超导体看作是一架正在行驶的飞机,超导体内部存在大量电子不断地移动,并与振动的原子发生碰撞,那就很影响电子移动的速度,从而形成电阻,导致设备发热故障等问题。
就好像乘客在飞机里乱动可能导致磕磕碰碰和飞机失衡一样,一个比较好地解决办法是,让乘客坐在座位上,用安全带固定住,不让他们乱跑。
那么在超导体内部如何让电子不乱动呢?还是回到了温度上来,理论上说温度越低,微粒地运动速度越慢,在绝对零度下微粒才不会运动。
所以总体看来,要在室温下实现超导非常困难,甚至可以说在现有的科技水平下,这两个条件是完全矛盾的。
韩国人的论文说他们不仅找到了室温超导材料,而且找到的材料电阻为零。这就好像你现在穿越到70年前的美国,在一台计算机能填满一个教室的时代,拿出了一台智能手机。
更不可思议的是,韩国人的实验设备十分简陋,用坩埚和真空管,加热黄铅矿、铜和磷的粉末,加热温度也不高,只有900多℃,几乎可以说是高中或者大学实验室就能完成。材料和制备工艺成本都很低,相当于马上就可以全世界应用了。就问你离不离谱吧?
由此,很多人就认为韩国人这次论文记下的实验太不真实了,不真实到类似于山顶洞人手搓核弹的程度,也有人说这相当于现代的炼金术和炼丹术。
当然,虽然很不真实,我们有时候也要为这种偶然性留一点期待的空间。因为材料这个东西很多时候就是靠撞大运的,就像2000年的诺奖获得者白川英树,他发现导电聚乙炔居然是因为他的研究生一不小心将催化剂加了1000倍才得到的。
现在论文的真假我们还无法验证,时间会给我们答案,咱们就直接说说室温超导会如何改变世界吧。
超导是最早被认为可能引发下一次工业革命的技术, 1986 年和 1987 年,有俩哥们发现了氧化物陶瓷也能超导,临界温度降到了-238.15℃,业界那是一下子就炸了锅!仅仅在第二年,他们就获得了诺贝尔奖,创下了获奖时间距成果发表时间最短的纪录。
即使条件依然如此苛刻,进步看起来并不是很大,但是它的应用范围已经扩展到了多个方面,如果真找到了便宜好用的室温超导材料,真的有可能引发第四次工业革命。
首先超导既然是电,那么它的应用自然有节约能源这一条,现在的远距离输电要损耗掉的15%的电能,但是有了室温超导,未来可能全世界都不会缺电了。电能的大量稳定供应,意味着它将取代大部分以石油、天然和煤炭等矿产能量,电车取代燃油车基本上就是板上钉钉了。
然后是所有与电相关的设备,性能上都可以在现有基础上得到大幅提升。比如功率大增,能耗下降,结构简化,而且不发热。相当于数码产品基本不会损坏,待机时间超长。应用到发电机上,一个的功率就抵得上过去的十个,比咱们现在大力发展的特高压厉害多了。
然后电和磁不分家,更加便宜好用的室温超导材料,将降低核磁共振仪和磁悬浮列车的造价,真正让它们普及到我们的生活中。因为电和磁的应用实在过于广泛,室温超导材料还能有多少应用,完全是看人类能够有多少想象力。
所以总体来看,我认为韩国的论文可以说有99%的可能是假的,只有1%的可能是留给偶然的。
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