（全文5700字，阅读需要9分钟）序论

翰墨为骨，想想为翼，全球好，我是墨代王朝，接待来到咱们本期的百科频说念。

东说念主类自古以来，就在持续地尝试了解大天然的奥妙：炎热的火焰不错灼烧食品、乌云打雷之后就会落下雨滴、天冷变温就需要穿加厚的衣物。东说念主们在不雅察过这些趣味趣味趣味趣味的征象之后，通过实验和推导得出了繁多的表面定律来说明这些逻辑关系，最终演化出了一门新的学科，物理学。

咱们今天日常生计所用到中的一切，不管是电脑、手机、汇注、如故电力系统王人离不开物理学的发展和应用。

在好多科幻电影中，东说念主类也对翌日的物理学伸开了无限的幻想，比如在电影《阿凡达》中，飘浮着漫天岛屿的潘多拉星球，而这一幕则是因为一种名为“U矿”的矿石资源。

这个“U矿”，便代表了在物理学界被称作“圣杯”的一种物资，亦然咱们本期节指标主题：室温超导材料。

1、电阻的产生

全球王人知说念，咱们生计中的通盘物资材料王人是由原子构成的，原子的结构是原子核和核外电子。电子围绕原子核在不休地作念无法例深入，而它在深入时受到的贫寒便是电阻，基本上通盘的物资王人有电阻。

咱们凭据电阻大小，不错把他们分为导体、绝缘体、半导体。导体的电阻最小，宽泛是金属元素，比如金、银、铜、铝等；绝缘体的电阻最大，宽泛詈骂金属元素，比如陶瓷、塑料、橡胶；半导体介于导体和绝缘体之间，常见的有硅、锗等。

那么电阻是怎么产生的呢？

咱们以常见的金、银、铜、铝这些金属导体为例，它们的里面有带正电的晶格，晶格的结构很踏实，只可在均衡位置隔邻作念小鸿沟的深入。但金属里面的解放电子，它们是不错毛糙移动的。

当咱们给导体增多了电压之后，电子便会顺着高电压朝着低电压标的产生移动，在这个经过中就形成了电流。

解放电子在移动的经过中，有可能会撞在晶格上头，这样一来它们就会把一部分能量传递给晶格，晶格因此会产生飘扬，并在飘扬的经过中把能量变成热量，这便是电阻损耗能量的经过。

是以普通的一个导体，之是以会损耗能量产生电阻，便是因为电子撞了晶格，在这个经过中去世了能量，让导体的温度升高。

随后科学家在实验的时候发现，不管任何导体，若是出现了降温的情况，那么导体产生的电阻就会减小。这是因为在降温的时候，金属晶格的飘扬会变缓，电子与晶格的碰撞会减少，能量去世的就会少，是以电阻也会减小。

那么把温度下落到很低的情况下，电阻会有什么变化呢？

早期的物理学家并弗成处置这个问题，因为莫得实验条款，只可依靠揣度。

2、超导体的发现

直到1911年，荷兰物理学家昂尼斯液化了氦气，取得了一个4.2开尔文度的温度，相当于零下269摄氏度。这个温度如故额外接近统共零度，零下273.15摄氏度。于是昂尼斯用这个温度去进行实验处理了汞，也便是水银。

为什么找这个材料呢？

因为汞在常温下是液态金属，便是一个着实莫得杂质和颓势的竣工导体。

昂尼斯在测量汞电阻的时候发现，当温度在4.2K以上，还有0.1Ω的电阻，然则温度一朝低于4.2K，电阻就着实测不到了，就好像骤然之间灭绝了一样。

昂尼斯赓续进行了实验，他把实验得到的材料制作成了一个金属环，然后给金属环上附加了电流。若是金属环有电阻，那么电流就会有损耗；然则若是金属环莫得电阻，那么电流就会一直执续下去。收场测量了几十年，金属环上的电流一直莫得灭绝。

终末昂尼斯的团队给出的论断是，即使金属环上存在电阻，那么电阻率也仅仅铜的一百亿分之一，在上头通1安培的电流，那么想要让它损耗完，需要一千亿年。

从历史深处走来，成立于1965年的攀钢，依然如钢花般绚烂。最近频传好消息：高端钛合金无缝管首次供货，高温合金产品首次进入民用航空领域，热冲压钢创新技术打破国外垄断。

而在1913年，昂尼斯又发现了锡和铅辨认在3.8K、6K的环境下，一样出现了电阻骤然降为零的征象。

于是东说念主们证据了果真存在这样一种物资景象：在温度降到了一定温度以下的时候，电阻不错无限接近于零，让导体不错超等导电、便就把这种景象定名为超导体，而这个让电阻灭绝的温度，便是导体的临界温度。

昂尼斯因为这一系列的商讨，被授予了1913年的诺贝尔物理学奖。

超导体它为什么这样枢纽呢？咱们知说念惯例导体在使用的经过中会产生电阻，若是是长距离传输，电力损耗甚而会达到50%，而若是不错使用着实莫得电阻的超导材料来传输电流，就不错从简好多资本和损耗，这对通盘东说念主类社会来说王人是很大的变化，是以科学家一直在针对超导材料进行多样商讨。

咱们频繁说电磁不分家，有电场的场所一定会有磁场。在1933年，德国物理学家瓦尔特·迈斯纳和罗伯特·奥克森菲尔德在对超导体锡单晶作念磁场测量时，发现当温度裁减到临界温度，在材料电阻灭绝的同期，磁感应线将弗成通过超导体，会被全部排出，于是他们便把这种超导体的抗磁性征象称为“迈斯纳效应”。

而零电阻和完全抗磁性便成为了超导体的两个枢纽特点。

然则这个时候的超导体王人是在温度极低的环境下被发现的，是以其后的科学家们，也在持续去尝试去寻找一些，不错在高温下使用的新超导体。

天然这里的“高温”是相对于统共零度而言的，比如像咱们之前提到的液氦，温度是4.2K，相当于零下269℃，要末端这个是相比转折的。

3、也曾发现的超导

皇冠体育hg86a

此其后科学家们也照实又陆陆续续发现了好多的超导体。

比如在1973年，发现的超导材料，铌锗合金，其临界超导温度为23.2K，零下250℃，这一纪录保执了近13年。

1986年，好意思国贝尔实验室商讨的超导材料，临界超导温度达到40K，冲破了液氢的温度壁垒。

1987年，台湾科学家吴茂昆、朱经武团队发现了钇钡铜氧，它的临界温度是77K，相当于零下196℃，亦然首个超导温度在77K以上的材料，冲破了液氮的温度壁垒。

液氮的制酿资本相对液氦来说，要低廉绝裁夺，于是实验资本一下就降下来了，这就愈加激勉了对新式高温超导材料的商讨飞腾。

2015年，德国普朗克商讨所发现在150吉帕斯卡的环境中，硫化氢在203K，零下70度时就出现了超导景象，创下了新的超导温度纪录，并发表在《天然》期刊。

硫化氢咱们王人很老到，因为它有臭鸡蛋气息，在天然界中也很常见，然则要末端其他条款太暴虐了，150吉帕斯卡也便是150万个大气压的环境，还詈骂常转折的。

其后的科学家们也陆续发现了一些新的材料，王人不错末端高温环境超导，然则一样是需要额外高压的环境。

比如在2018年，德国化学家发现十氢化镧，在压力170GPa、250K的环境中有超导性出现。250K是零下-23℃ ，这亦然其时已知最高温度的超导体。

是以咫尺的针对超导体，常用的方针便是增大压强或者裁减温度。

为什么高压环境会让物资出现超导性能呢？

这是因为高压环境减小了材料体积，同期增大了电子浓度，使材料发生了结构相变。在高压下，气体不错压缩成液体，液体进一步压缩成固体，固体再被压缩就可能诊疗为金属。

科学界以为这种新相的形成，极大增强了超导的某种相互作用，比如在表面上，氢元素在有余高的压力下，就会变成金属氢。因为氢原子核内容上就一个质子，一朝变成金属，原子热振动的能量詈骂常庞大的，足以让电子、声子耦合下，形成高临界温度的超导体，甚而是室温超导体，是以金属氢一直是超导商讨者们的祈望材料之一。

然则要末端金属氢的压力也詈骂常庞大的，领先预言需要100GPa，也便是一百万个大气压，其后以为需要400 GPa以上。

2017年，好意思国哈佛大学在495 GPa的环境下得到了成为金属性反光的金属氢。晦气的是，欧博平台注册他们在实验中出现了操作乌有，让压着金属氢的金刚石对顶砧碎掉了，好禁止易得到的金属氢因此灭绝得九霄，而于今东说念主们仍难以叠加实验条款来取得如斯高压下的金属氢。

从1913年昂尼斯发现超导征象直到今天唯有110年，然则通过超导商讨平直取得诺贝尔奖的科学家如故有10位，足以看出超导对于通盘科学界乃至全东说念主类的枢纽性。

但也正因为如斯，甚而有东说念主不吝用作秀的格式，来应用超导的商讨来给我方增多荣誉。

比如在2020年，好意思国罗彻斯特大学的物理学家兰加·迪亚斯在泰斗期刊《天然》上发表了一项我方的商讨后果，堪称我方的团队合成了一种含碳、硫、氢的化合物，并在288K的温度环境中清楚出了超导性能。

288k便是15℃，这如故是常温环境了，原来是一个惶恐科学界的发现，然则很快这项商讨就受到了行业内繁多群众的质疑，因为凭据迪亚斯的实验数据需要在10千帕，大要1万倍大气压的环境下智力末端该项商讨，这样暴虐的条款让莫得个任何一个团队不错重现这个后果。

随后东说念主们甚而还发现，兰加·迪亚斯本东说念主屡次出现学术上的作秀行为，鉴于这些情况，《天然》期刊也在2022年撤下了兰加·迪亚斯的论文。

4、LK-99

诚然兰加·迪亚斯所谓的发现是一个作秀事件，然则这却涓滴莫得影响通盘科学界对超导的商讨。

在本年的7月22日，韩国量子能源商讨中心、高丽大学的李石培、金智勋商讨团队，在预印本网站arXiv平台上发表了两篇论文，晓示他们得胜合成出了一种名为LK-99的材料，而这种材料在常压400 K的环境中清楚出了超导体的特点。

400K便是127°C，也便是说只须在127°C以下，这种材料就将不错行为超导体来看待，这样的一个商讨后果让通盘科学界已而炸锅。

诚然arXiv仅仅一个疏通平台，并非严格的学术机构，然则韩国团队上传的贵府信息额外全面，包括多样实验数据，视频，以及LK-99的合成制作秩序，而况合陋习律额外通俗。

具体的操作要领是先把氧化铅和硫酸铅粉末按照1:1的比例夹杂，在725°C环境中加热24小时，生成碱式硫酸铅。

然后把铜粉末和磷粉末一说念加在密封管中，在10的负三次方托的真空度下夹杂，用550°C加热48小时得到磷化亚铜。

终末把如故得到的碱式硫酸铅和磷化亚铜晶体研磨成粉末，按照摩尔比1:1的比例夹杂，一样置于真空度为10的负三次方托的密封管中，加热至925°C，保执温度10小时，这样就不错合成出一种改性铅磷灰石晶体，也便是掺杂了铜的铅磷灰石，这便是实验的最终制品LK-99。

之是以取名叫LK-99，是取自觉现者李石培、金智勋的莳植名字首字母L、K，以及初度发现它的年份1999年。

因为LK-99制作的秩序通俗，着实在职何一个大学的实验室王人不错末端，于是各大商讨机构、高校启动尝试制作，很快就得胜合成出了实验样品并对它们进行了检测。

检测的名堂便是超导材料的两个特点：零电阻和完全抗磁性。

比如华中科技大学的团队就也曾在实验中，不雅测到LK-99晶体的磁悬浮角度，相当于考据了它具有迈纳斯效应，也便是抗磁性，然则至于“零电阻”征象，咫尺还莫得不雅测到。

北京航空航天大学商讨团队对合成的LK-99检测之后，发现它的室温电阻不为零，也莫得不雅察到它发生磁悬浮，清楚出的清楚出特征雷同半导体，而非超导体，因此对于LK-99是否存在超导性能仍尚未盖棺定论。

鉴于LK-99的影响越来越大，韩国超导协会也对李石培、金智勋商讨团队建议要求，让他们提供样品来进行审核。

诚然韩国商讨团队本旨会提供样品，然则却莫得给出具体的时刻，只说在半年之内，鉴于以上各样，韩国超导协会默示，并不支援将LK-99现在就称为“常温常压超导体”。

是以究竟什么情况，咱们如故需要赓续不雅察跟进。

5、超导应用

咱们如故知说念了，所谓的超导体便是在某一种情况下，不祥超等导电的这样一种物资，超比及完全莫得电阻时，那么不管何等远的运载、何等复杂的使用环境，它的电损耗王人是零。

在咱们今天的生计中，用到的电王人是从发电厂来的，是以发电厂和用电者之间的距离就显得额外枢纽，最常见的导线材料是铜就如故有着额外惊东说念主的导电率了。然则若是有了超导体之后，不管距离何等远方，电阻王人是零，电损耗亦然零，是以就不错在最符合的场所开垦发电厂，甚而连风能、太阳能这些清洁能源王人不错更好的应用。

而除了电力运载以外，超导一样也不错被应用在电力的存储上头，比如咱们日常生计顶用到的不管是家用电器、新能源汽车、乃至手机、电脑，他们用到的电板王人带有损耗。

若是不错用超导体制成电板，那么电力将会被恒久保执，不管使用多久王人不会被灭绝，不错完全应用，电力能源就此不错冲破时刻、空间的镣铐，重组出一整套的完整新系统，让东说念主类娴雅在日常的生计中完成一个质的飞跃。

天然了，这样一来那些依靠咫尺电力产业链赢利的东说念主，不管是坐褥煤炭的、作念电线的、造发电厂的，他们将会面对通盘行业的纠正，甚而会有好多东说念主因此失去责任。

然则这便是东说念主类娴雅进化的标的，因为电力损耗减少，那么期凌就会减少，因此超导体亦然通盘电力系统最祈望的东西，若是领有了它，那么通盘电力系统就竣工了。

除了电力系统，常温常压超导体还不错被用在磁悬浮列车之上，这便是应用了它的抗磁性，咫尺咱们熟知的高铁，北京到上海最快的速率是350千米每小时，需要快要6个小时。

超导磁悬浮列车到底有多快呢？科学家有一个很斗胆的观念，若是把这个磁悬浮的轨说念放在真空管说念里面去，这个时候莫得空气阻力，速率至少能达到3000千米每小时以上，从北京到上海唯有半个小时。

这是一种什么速率？比音速的1200千米每小时快了2倍多。

除此以外，超导体还不错用于缠绵机芯片限制，因为咱们咫尺的电脑芯片在在运作时会产生大宗热量，因此在设计的时候需要接洽到散热功能。然则若是不错用超导体来制作芯片，超导体在使用时完全不产生热量，那么就不错毛糙设计芯片的结构和大小，这样不管是算力如故造型上，王人将冲破咱们咫尺物理寰球对缠绵机的一些末端。

除了咱们上头提到的这几个应用场景，室温超导材料还可用应用的限制包括可控核聚变、核磁共振，以及被称为是下一个纪元的量子缠绵时期。

尾声

在东说念主类娴雅发展的历史上，履历了数次的工业翻新：从18世纪60年代开启的蒸汽时期、到19世纪后半期的电气时期。再到20世纪70年代以来，以原子能、电子缠绵机生物工程等发明和应用为主要记号的科技时期。

东说念主类每一次履历过新的翻新之后，王人会极地面普及全社会的坐褥遵循，最斥逐尾了从传统农业社会转向当代工业社会的诊疗，使通盘东说念主类娴雅容貌发生了回山倒海的变化。

咱们现在则是处于第四次工业翻新，它涵盖了东说念主工智能、物联网、大数据、自动化、生物技能等多个限制，强调数字技能和物理技能的交融。因此也被称为\"数字翻新\"或\"智能翻新\"。

而对于超导材料的商讨与开垦，毫无疑问是第四次工业翻新的枢纽课题，若是室温超导技能成为履行，咱们的翌日将会冲破现在通盘的领路。

瞎想一下：咱们在在家中不错睡在一张飘浮在空中的床上，生计顶用到的通盘电子居品，不再需要充电，当咱们走出房间，看到的是漫天飘浮的城市、汽车，而这一切的能源起首，全部是清洁的风能、太阳能，甚而是由原料充足、性能优异、安全可靠的可控核聚变产生。这将会是一幅何等巧妙的生计画面。

诚然这些看起来离咱们很远，因为不管是LK-99，如故别的室温超导技能，咫尺还处于商讨和开垦阶段，然则我敬佩所关连于超导的设计画面，翌日王人将末端，因为这是东说念主类娴雅进化的势必收场。

心中有念，指尖有温，我是墨代王朝，咱们本期的节目就到这里，感谢全球的不雅看，让咱们下期邂逅。

（全文完，谢谢不雅看，图片来自汇注）公众号：墨代王朝