受國內(nèi)外高度關注的室溫超導材料有哪些用途 它又有什么樣的應用前景?

• 曾燕 2023年8月3日 來源：互聯(lián)網(wǎng) 497 26
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據(jù)媒體報道稱，近期韓國研究團隊宣布制備出“世界首個常壓室溫超導體”的消息，在全球引發(fā)的關注越來越廣泛，甚至影響到金融市場、導致多國超導概念股價的火爆上漲。值得注意的是，在短短幾個月內(nèi)，已經(jīng)接連有來自不同國家的三個團隊宣布“在室溫超導領域取得突破”。為

受國內(nèi)外高度關注的室溫超導材料有哪些用途 它又有什么樣的應用前景?

據(jù)媒體報道稱，近期韓國研究團隊宣布制備出“世界首個常壓室溫超導體”的消息，在全球引發(fā)的關注越來越廣泛，甚至影響到金融市場、導致多國超導概念股價的火爆上漲。值得注意的是，在短短幾個月內(nèi)，已經(jīng)接連有來自不同國家的三個團隊宣布“在室溫超導領域取得突破”。為何室溫超導如此受到國內(nèi)外的高度關注，它又有什么樣的應用前景呢?

對此，北京理工大學自動化學院副研究員鄭冬冬介紹說，所謂超導，就是在特定條件下材料電阻為零的特殊物理現(xiàn)象?，F(xiàn)在常用的導電材料包括銅和鋁等，它們的電阻相對較小;金和銀的電阻更小，但也達不到零電阻。超導現(xiàn)象最早由荷蘭物理學家昂內(nèi)斯于1911年發(fā)現(xiàn)，但材料要轉變?yōu)槌瑢顟B(tài)需要將溫度降低到極低才能實現(xiàn)，這就意味著需要有專門的制冷設備維持材料處于低溫狀態(tài)，因此超導體在實際應用上還比較困難。

鄭冬冬舉例說，超導材料在核磁共振、電力傳輸、高速磁浮交通和可控核聚變等領域存在巨大應用優(yōu)勢。比如說輸電線，因為導線存在電阻，輸電過程中會損失很多能量，所以需要采用特高壓技術，提高電壓、減小電流，從而減少能耗。如果采用室溫超導材料做導線，就不需要那么高的電壓了。另外，目前正在研發(fā)的可控核聚變，也需要用很強的磁場來束縛等離子體，從而維持核聚變的發(fā)生。但是磁場一般是用電來產(chǎn)生的，很大的磁場就需要很大的電流，也就有很大的能耗，同時會大量發(fā)熱。如果用超導材料，沒有電阻，就不會有能耗，也不會發(fā)熱，那就更容易實現(xiàn)可控核聚變。此外，雖然現(xiàn)在有實驗性質的磁懸浮高鐵，但是為了實現(xiàn)懸浮，同樣需要采用大電流實現(xiàn)強磁場，同樣能耗很高。但是如果用室溫超導材料的話，就不存在這些問題了，能耗會大大降低。他還表示，如果室溫超導材料得到突破，就連我們?nèi)粘Ｉ钜材艿玫胶艽蟾淖?，“如果全部采用電阻為零的超導材料制作電子線路的話，像手機、電腦等電子產(chǎn)品充電的時候就不會再出現(xiàn)發(fā)熱的情況。”

韓國《中央日報》8月2日稱，100多年以來，全世界科學家為了在常溫常壓狀態(tài)下實現(xiàn)超導而進行的研究均以失敗告終。傳統(tǒng)理論認為，只有在低溫和超高壓(幾百萬個大氣壓)狀態(tài)下才能實現(xiàn)超導。今年3月美國科學家迪亞斯宣布“實現(xiàn)室溫超導”時，也需要1萬個大氣壓的高壓環(huán)境。而韓國量子能源研究所的論文卻顯示，在27攝氏度、1個大氣壓的情況下，通過簡單的方法就能造出超導體，如果相關研究結論為真，這將是一種“夢幻材料”。

上海市超導材料及系統(tǒng)工程研究中心主任、超導應用研究專家洪智勇7月30日表示，近期韓國研究團隊公布的超導體“極大概率不是室溫超導”。洪智勇認為，根據(jù)現(xiàn)有情況來看，韓國團隊報道的測試手段和方法并不是很正統(tǒng)的超導材料驗證實驗。此前迪亞斯團隊公布的實驗條件是限制在1萬個大氣壓下，因為呈現(xiàn)數(shù)據(jù)過于“完美”，數(shù)據(jù)真實性受到質疑。但這次韓國團隊透露的材料合成方法非常明確且簡單，但測試方式和數(shù)據(jù)的呈現(xiàn)形式以及數(shù)據(jù)的嚴謹程度都非常粗糙，更和國際認可的一些驗證超導性能的測試方法差距很大。從目前呈現(xiàn)的數(shù)據(jù)來看，他們還只是通過合成和摻雜，在本應不具備明顯電磁特性的鉛磷灰石化合物中，發(fā)現(xiàn)在室溫下具有了一定的導電性和弱抗磁性，“這是一個有趣的物理現(xiàn)象，但實驗結果離證明樣品是超導體或者說樣品中含有超導成分還相差甚遠?！?/p>

韓國《京鄉(xiāng)新聞》稱，韓國研究團隊的支持者認為，該研究團隊公布的視頻顯示，米粒大小的物體懸浮在空中，這是超導體的重要特征之一——產(chǎn)生對磁體排斥的“邁斯納現(xiàn)象”。但視頻內(nèi)容顯示，它的懸浮情況并不完全，仍有一邊接觸磁鐵。該研究團隊解釋說，這表示樣品并不完美，只有一部分成為超導體并表現(xiàn)出“邁斯納現(xiàn)象”。報道還提到，中國華中科技大學制造了幾十微米的樣品并驗證其具備“邁斯納現(xiàn)象”。

但南京大學物理學院教授聞?；⒅敖邮懿稍L時表示，“我們仔細分析了他們(韓國團隊)的數(shù)據(jù)，從三方面——電阻、磁化和所謂的磁懸浮都不足以說明它是超導現(xiàn)象(材料)。我們判斷(它所謂的超導)極有可能是個假象。”北京高壓科學研究中心主任毛河光教授在接受媒體采訪時也表達了類似觀點。他認為，視頻中的材料會部分懸浮起來，這是磁體很常見的抗磁現(xiàn)象。“超導的抗磁力非常強，可以把火車之類的懸浮起來。”

LK-99為何引發(fā)全球關注?

7月22日，韓國量子能源研究中心、高麗大學等團隊研究人員公布預印本網(wǎng)站arXiv提交了論文，宣稱研制出世界上首個室溫常壓超導體，被命名為LK-99。

研究團隊表示，比起過去所發(fā)現(xiàn)的超導材料，這次發(fā)明的材料只要在常壓約127℃(Tc≥400k)以下，就能表現(xiàn)出超導性，并附上視頻“證據(jù)”。

消息一出，學術圈“炸鍋”。尋找室溫超導體，是近百年來物理學家們的追索的方向和目標。

超導體與普通導電材料不同， 具備“零電阻”和“完全抗磁性”兩個特性。

其中，“零電阻”是指電阻為0，當電流通過它，無論超導材料有多長，都不會在超導材料內(nèi)發(fā)生任何損耗，應用潛力非?？捎^。

“完全抗磁性”是指，將超導體置于磁場之中，磁力線卻無法穿過超導體，超導體內(nèi)部磁場依然為零——這是物理學中著名的邁斯納效應。

不過，所有的超導體都無法在常溫常壓下呈現(xiàn)超導狀態(tài)，要讓它們發(fā)揮作用，往往需要極低溫環(huán)境，以及極高壓環(huán)境，這一苛刻條件就限制了超導材料發(fā)揮最大的作用。

尋找“室溫超導體”之路并不容易

據(jù)中研普華產(chǎn)業(yè)研究院出版的《2023-2028年版新型材料項目可行性研究報告》統(tǒng)計分析顯示：

今年3月美國有科研團隊宣稱發(fā)現(xiàn)新型材料在21攝氏度以及1GPa條件下實現(xiàn)超導現(xiàn)象，幾天之后，南京大學物理學院教授聞海虎團隊便公布了重復實驗結果，推翻了該室溫超導研究結果，相關論文于5月11日發(fā)表于《自然》雜志。

如今，僅時隔4個多月，韓國科研團隊就又宣稱在室溫超導領域有了石破天驚的發(fā)現(xiàn)。在韓國團隊宣布首次實現(xiàn)“室溫超導”后，自然引起了全球關注。不過，目前該團隊表示已撤回論文，稱研究團隊并未準備好發(fā)表論文，只是團隊中的一名成員在未征得其他作者同意的情況下，就擅自發(fā)布了論文。

雖然韓國團隊撤回論文，但根據(jù)他們此前發(fā)表論文進行復現(xiàn)實驗的科研團隊及個人卻層出不窮。截至目前，已有相關團隊表示“復現(xiàn)”或者理論上了證實了韓國團隊的成果。

十余家上市公司辟謠“室溫超導”超導概念股重挫

報道稱，十余家上市公司辟謠“室溫超導”相關消息。8月2日晚間，國纜檢測披露異動公告稱，公司主營業(yè)務為提供電線電纜及光纖光纜的檢驗檢測等專業(yè)技術服務，高溫超導電纜檢測屬于公司可提供的檢測領域之一，高溫超導電纜在-196度下運行，與常溫超導概念無關。公司目前沒有與常溫超導概念相關的技術，未產(chǎn)生收入。

中孚實業(yè)公告稱，2010-2013年協(xié)助相關高溫超導項目，但主要成果及應用與公司主營業(yè)務無關。

百利電氣發(fā)動異動公告，稱公司不涉及“室溫超導”相關業(yè)務，也未開展相關研發(fā)和投入。

騰亞精工在投資者互動平臺表示，公司目前暫無室溫超導材料應用相關的布局。

密封科技在投資者互動平臺表示，公司目前未涉及室溫超導領域。

元道通信在投資者互動平臺表示，公司業(yè)務未涉及室溫超導材料。

天鍵股份在投資者互動平臺表示，公司暫無室溫超導材料的相關布局。

8月3日，迦南智能在互動平臺表示，公司目前尚未涉及超導相關業(yè)務。

而全信股份、浙江榮泰、祥源新材、華通線纜、漢纜股份、中辰股份也陸續(xù)表示未涉及超導相關領域業(yè)務。

在這背后是此前超導概念帶動相關上市公司股價的上漲異動。不過8月3日，超導概念大幅低開，集合競價階段，中孚實業(yè)、精達股份、創(chuàng)新新材、金徽股份競價跌停，國纜檢測低開超10%，永鼎股份、西部超導低開超8%。

對于“室溫超導”的落地，相關上市公司雖集體持觀望態(tài)度，但也將其視為重要的研發(fā)方向，并提前醞釀布局。

鑫宏業(yè)在投資者互動平臺上表示，超導技術(高溫、低溫、常溫)是未來電力輸送的重要發(fā)展方向，是特種線纜未來的重點研發(fā)方向，公司會積極關注。九洲集團表示，超導技術可以提高電能傳輸?shù)男?，降低能源損耗，因此可能會對電力設備制造業(yè)帶來積極的影響。廣電電氣稱，公司保持對重要新興技術及領域的密切關注。永鼎股份則表示，公司在等待相關驗證的過程。

預測至2028年全球超導體市場規(guī)模分析

根據(jù)貝哲斯咨詢調(diào)研數(shù)據(jù)顯示，2022年全球超導體市場容量達405.93億元，預測至2028年，全球超導體市場規(guī)模將會達到618.21億元。

“重大裝備、AI智造等領域急需的半導體材料、超導材料等是新材料產(chǎn)業(yè)重點發(fā)展方向。在自主化創(chuàng)新的推動下，未來幾年國內(nèi)超導產(chǎn)業(yè)有望迎來迅猛增長?！笨炊?jīng)濟研究院研究員袁博認為。

未來行業(yè)市場發(fā)展前景和投資機會在哪?欲了解更多關于行業(yè)具體詳情可以點擊查看中研普華產(chǎn)業(yè)研究院的報告《2023-2028年版新型材料項目可行性研究報告》。

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