假设室温常压超导真的实现,首先带来的会不会是战争

发布时间: 2023-08-08 11:02:12 来源: 励志妙语 栏目: 经典文章 点击: 78

科学家又双叒叕打破了“高温”超导的纪录,德国的科学家声称他们达成了一项有关超导的里程碑。根据他们的论文,这些德国人在有记录...

假设室温常压超导真的实现,首先带来的会不会是战争

科学家又双叒叕打破了“高温”超导的纪录

德国的科学家声称他们达成了一项有关超导的里程碑。根据他们的论文,这些德国人在有记录以来的最高温度下实现了无电阻的电路:温度“高达”250开尔文,或者零下23摄氏度(零下9.4华氏度)。

“超导”最早于1911年被发现,是一种神奇的物理现象。通常,电流在电路中总会遇上点阻力——就和空气会对运动物体产生阻力差不多。

材料的导电性越高,电阻就越小,电流就可以在其中通过得越顺畅。

但有些材料会在低温环境下出现一些奇怪的状况。材料的电阻会在低温下降到零,电流在其中流动毫不受限。这种零电阻的状态与迈斯纳效应结合起来就是超导了。而这个“迈斯纳效应”指的是当材料低于那个关键的温度时对磁场的排斥现象。

所谓的“室温超导”,指的是找到一种能在零度以上出现超导现象的材料,对于科学家们来说,这绝对是毕生追求的目标。如果真能够实现,室温超导绝对会是电器效率的革命。会极大的增加供电网络、高速数据传输和电动机的效率,而这还只是它潜应用场景的冰山一角。

所以,这也是全世界无数实验室在努力研究的课题,不断有人声称搞出了更高温度的超导材料,但是却无法在其他人的实验中重现。

而高温超导的前一个记录,是由Eremets和他的团队使用硫化氢(对,就是那种有臭鸡蛋味儿的化合物)在15万兆帕的压力下实现的(作为参考,地球核心内部的压力大概在33万到36万兆帕之间)。

那些了解硫化氢的科学家们认为,这个结果是可信的。因为硫化氢是一种非常轻的材料,这意味着它的分子可以震动的比较快——意思就是温度比较高,而高压则是保证这些分子不会在这种震动中分散开来。

而今天说的这个新研究使用了一种不同的材料,叫做氢化镧(lanthanum hydride),而为了达成超导,德国人给它了17万兆帕的压力。今年早些时候,这个团队报告称他们使用这种材料在215开尔文(零下58.15摄氏度/零下72华氏度)的温度下实现了超导,而就在几个月后的现在,他们又前进了一大步。

这个新的超导温度几乎是北极冬季平均温度的一半。

“这次的飞跃相比之前203开尔文的纪录提升了50开尔文。”研究者在他们的论文中写到,“这表明了在不久的将来,在高压条件下实现室温超导的可能性(大约273开尔文),也显示了在常压下实现超导的前景。”

目前,这个结果还没有被科学界验证,而论文也正在同行评议过程中。

据麻省理工学院技术评论(MIT Technology Review)报道,检验超导现象有三个标准,而这个科学团队只达成了其中两个:材料电阻在温度低于阈值时降至零,以及使用较重的同位素替换材料中的元素后,能够在超导温度观察到相应的电阻下降。

第三条标准就是上面说过的迈斯纳效应,这是超导的特征之一。随着材料越过临界温度并显示出超导性,它会对磁场表现出排斥现象。

上述团队还没有观察到这个现象,因为他们使用的样品太小了——远远小于他们磁力计的量程。然而,材料转变为超导状态时,对外部的磁场也会影响。这不算是个直接检测,但是研究人员已经能够观察到这种影响了。

这还不算是通过了迈斯纳效应检验,但看起来大有希望。我觉得很快会看到有能力的物理学家争先恐后地验证并重复这个团队的试验结果。

本文译自 ScienceAlert ,由译者 Freez Sun 基于创作共用协议(BY-NC)发布。

常温超导实现的意义

室温超导的意义在于它可以彻底改变我们现有的能源转换和储存方式。

室温超导,即在室温条件下实现的超导现象。超导现象最初是在接近绝对零度的极低温度下观察到的,大多数超导体也仅在接近绝对零度的温度下工作。人类如在通常的物理条件下实现室温超导,有望通过产热最小化提升电导体和装置的效率。

并让超导材料在生产生活中得到大规模应用,全面而又深刻地改变人们的社会。英国《自然》杂志2021年10月14日发表了一项物理学研究成果,一个美国科学家团队报告,高压下在有机成分源的氢化物中,观察到了室温超导现象。但这项研究被指有严重问题已经撤稿。  

超导现象指电流可以在材料中零电阻通过。但严格来说,是指在某一温度下电阻为零。而超导不仅仅具有零电阻的特性,还可以具有完全抗磁性——这让超导体在传输电流的过程中几乎没有能量耗损,每平方厘米横截面积的超导材料上还能承载更强的电流。

而一般常规材料,在导电过程中都会消耗大量能量。通常情况下,只有在特定温度之下,材料才会进入超导状态。这个临界温度非常低,往往为几十开尔文(大约零下二百多摄氏度),这在日常生活中非常难达到,阻止了超导材料的大规模应用。



常温常压超导体意味着什么

常温常压超导体意味着将会改变我们的能源消耗模式。

常温常压超导体意味着可以在常规温度(通常指常人活动的温度范围,约为20-30摄氏度)和常规压力(常规的大气压力,约为1大气压)下表现出超导特性的材料。超导是一种特殊的物质状态,指的是在低温条件下,电阻变为零并且磁场对其没有影响的现象。

常温常压超导体的发现将改变超导材料需要在极低温度和高压环境下才能保持超导状态的限制,使得超导材料在实际应用中的使用更加方便和广泛。例如,常温常压超导材料的运用可以使得能源传输更加高效、磁共振成像更加精确、磁悬浮更加稳定等。

然而,目前常温常压超导体的研究仍处于探索阶段,还需要更多的研究和开发才能实现实际应用。因此,常温常压超导体的实现仍然是一个具有挑战性的科学问题。

常温常压超导体的本质

室温超导体又称常温超导体,其实不论高温、室温或低温,只要尽量将化合物中的各种粒子给处于稳定一点的状态,并令自旋方向一致,自旋速度一致,如此一来便能使得,待传送的那个电子拥有一个更平稳顺向的传送环境,便可近乎于常温超导体的概念了,传送过程中,不被反向自旋的粒子,给碰撞干扰,也不被顺向但自旋较慢之粒子给减速。

2021年,德国马普研究所的安德里亚·卡瓦莱里与一个国际团队合作发现,当YBCO被红外激光脉冲照亮时,在很短的一瞬间,它会暂时在室温下变成超导体。激光明显改变了这种晶体中双层之间的耦合。不过,确切的机制当时并不清楚。

以上内容参考百度百科-室温超导体

颠覆物理学?

颠覆物理学不至于,但室温超导如果能够实现,真的能使人类的科技实现飞跃。一旦能在室温下实现超导,超导材料的应用范围将变得更广泛,人类科技又将出现一次飞跃,目前科学家正在为之努力。
目前超导材料已在核磁共振成像(MRI)、粒子加速器、量子计算机、核聚变等领域获得了应用,主要作用就是产生超强的磁场。
超导体是一种比常规导体更为优越的无损耗导电材料ic­on,所谓超导性,简单来说就是零电阻状态。除了电阻为0,超导体还有另一个奇特的特性——完全抗磁性,也被称为迈斯纳效应ic­on,由此可产生超导磁悬浮ic­on现象。
目前的超导材料的超导性实现起来有两个方式,其中一个便是超低温,需要在零下一两百摄氏度的环境下才能维持超导性,这个目前应用比较广泛。
比如核磁共振中产生强磁场的超导体就需要加液氮ic­on来维持超导性,因此使用起来十分昂贵。核磁共振使用起来之所以这么贵,就是因为它的维护成本比较高,开机之后一般不能关机。
另一种方式据说是使材料处于超高压环境中,这是新发现的方法。需要的压力有多大呢?大约1万个大气压。1万米的深海,压力大约1000个大气压,这1万个大气压压力真的是十分的大。用这种方法,新材料在大约21℃的室温条件下,就能实现超导性。
利用超高压实现超导性,虽说脱离了超低温,但说这就是室温超导,有点比较勉强。因为只有在常温常压下能够实现超导性的新材料才能称之为常温超导体,超高压仍是极端环境,与需要超低温的超导体没什么两样。
而且当前技术条件下达到零下两百度,比达到一万个大气压更容易,成本也更低,这个高压超导体看看就好了,目前来看没啥应用前景。

知乎:常压室温超导材料的发现对我们生活会产生什么影响?

常压室温超导材料的发现对我们生活产生的影响如下:

1、它将彻底改变能源储存与输送方式。室温超导技术可大幅降低能源传输中的能源损耗,同时还能使能源长距离输送更加便捷、高效和安全。现在,需要依靠高能耗的制冷技术才能实现超导传输,室温超导技术的推广将使得能源更加经济高效地存储和传输。

2、室温超导技术还将促进电力、工业、交通等领域现代化发展。能源传输实现室温超导后,电力设备制造可以大大减少成本,人们的日常用电成本也将大幅降低。

同时,超导材料的强度和耐久性也比传统材料更高,使用超导电缆可以减少能量的损失,使得空间站,高速列车等设施的建设更加便利,并有利于社会的科技跃迁。

3、室温超导技术还有望推动医疗技术的发展。它可以帮助医学界更快速的进行核磁共振、磁共振成像等技术发展, 使得治疗患者操作更加简便、效果更佳,同时,超导技术在分子分析,疾病诊断等领域也有广泛的应用前景。

总体而言,室温超导技术将会在各个领域产生深远影响,在世界能源、信息、医疗、交通等领域推进人类的发展,为人类的幸福和进步助力。

研究室温超导的意义

超导是指材料在低温下能够完全消除电阻,使电流得以在其中自由流动。目前,我们只能在极低温度下获得超导体。例如,铅在温度接近绝对零度时可以成为超导体。这是因为超导需要通过制冷来实现,而这种方法非常昂贵且不实用。

常温超导是指在接近室温的条件下实现超导。这意味着我们将能够在更容易实现和更便宜的条件下获得超导效果。常温超导将改变我们的世界,我们将能够更有效地存储和传输能量。

这项研究为人们的生活提供了巨大的便利,也减少了许多人力物力的支出。一旦能够将该种温室超导体用于电路的运输当中,就能弥补失去的那一部分电量。也就是说能用更少的原料迅速到更多的电到我们的家庭当中。

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