科学|科学家首度合成出室温超导材料,在15℃展现超导特性


超导材料虽然因零电阻、抗磁性而威名远播 , 但将其技术化的困难点仍在于 , 这些材料只能在低温高压环境中发挥作用 , 也因此 , 寻找室温下具有超导特性的材料 , 是科学家梦寐以求的目标 。 现在科学家似乎成功了 , 来自罗彻斯特大学的工程师和物理学家们 , 首次在高压力下开发出室温超导材料 , 于15℃出现超导特性 。

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开发室温超导材料(在室温下完全零电阻和完全抗磁性)是凝聚态物理学的圣杯 , 这种材料可以完全改变当今世界的面貌 。 2012年9月时 , 德国研究人员率先发现石墨颗粒能在室温下表现出超导性 , 虽然仅0.01%部分表现抗磁性 , 但这一发现具有重要意义——科学家看见室温超导的曙光 。

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【科学|科学家首度合成出室温超导材料,在15℃展现超导特性】

迄今为止 , 已知最高温度的超导材料仍需在零下23℃才会出现超导性 , 为2018年德国化学家发现的超氢化镧(在压力170GPa , 温度零下23℃时有超导性出现) , 如果像石墨这种便宜又容易获得的材料能实现室温超导 , 将引发新一波工业革命 。
不过没想到 , 科学家最先合成出来的室温超导材料不是石墨 , 而是碳氢化硫 。 由罗彻斯特大学物理与机械工程学助理教授Ranga Dias领导的团队 , 将氢与碳、硫结合在一起、于金刚石压砧上合成简单的碳氢化硫 , 发现该材料在温度15℃、压力39,000,000psi(267GPa)环境下表现出超导性 。

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虽然 , 实验中产生的压力环境不可能存在于现实世界中 , 作为比较:海平面大气压力约15psi , 前者是后者的260万倍 。 (地球核心压力则约330~360GPa) 。
如果室温超导材料问世 , 会带来哪些卓越应用?首先 , 电网不会再因电线中的电阻而损失多达2MWh的电;其次是开发出速度比飞机还要快的超导磁浮列车;此外 , 也能应用在医学成像扫描技术或更高效的电子产品 , 如果说现在的我们生活在半导体世界 , 那么这些材料将带领我们进入超导世界 , 在那里 , 可能再也不需要电池这东西来储蓄电 。

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研究的下一步将尝试调整样品的化学成分来降低所需压力 , 假如混合比例正确 , 研究人员相信 , 一个常温常压的超导体终将问世 , 为人类社会带来巨大进步 。


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