韩国再推“室温超导”新材料,国内团队:两个月前就知道PPT内容了

电子工程世界 2024-03-06 09:01

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还记得去年7月宣称合成了“LK-99室温超导材料”的韩国科研团队吗?近日,“LK-99”的作者之一金铉卓教授再次宣布开发出一种名为“PCPOSOS”的“室温超导体”,并在美国物理学会三月会议(APS March Meeting)发布了相关的最新研究报告。报告的核心内容就是他们新材料的具体配方以及室温超导的最新证据。

据报道,当天会议现场人头攒动,大家对这一研究结果表现出了浓厚的兴趣。然而,会议结束后,许多参会者却感到失望。一些科学界人士评价称,这次研究结果没有经过具有公信力的验证,因此仍然无法确定“PCPOSOS”是否为超导体。值得注意的是,这次在金教授的PPT上,还出现国内团队的身影——正是知乎“导派”大佬真可爱呆和洗芝溪老师。


据悉,在大会开始之前,有韩国网友晒出与金铉卓教授的事先邮件沟通。金教授很有信心,言之凿凿称“3月4日将被定义成室温超导日”,因为“”我们要在这一天证明悬浮和零电阻。”

综合多位参会者分享的照片与录像,金教授演讲内容整理如下:

首先金教授花一些时间解释了Nd磁体和二型超导的基本物理原理。

以及这次展示的材料已经不是LK-99,而是新合成的PCPOSOS,以主要成份首字母命名。

此前专利中定义的LK-99相当于PCPOO,新材料在此基础上添加了硫(S)。

因为要证明某一材料存在超导性质,其必须满足两个条件:零电阻和完全抗磁性。其中,完全抗磁性“迈斯纳效应”是指超导体可以悬浮在磁铁上方,证明其有完全抗磁性,即磁场不能穿越超导体内部。


在会议上,金教授公布了多个样品的实验视频。首先他展示了一段用镊子翻转样品的视频,认为这排除了铁磁性。



还有一段疑似完全磁悬浮的展示,放大1600倍后仍然显示悬浮。
该团队自己总结的3条结论:
  • 磁场不均匀性引起的部分悬浮是二型超导的证据
  • 零电阻被其他研究团队复现
  • 在新的PCPOSOS材料中存在一个室温超导相


但在参会者Petr Čermák看来,演讲并没有带来太多新信息,整个事情仍然是没有实锤的,且在他看来成功的可能性不大。

演讲中的电阻测量结果,也被指出噪声幅度远大于测量信号,测量的是本底噪声,不太能算严格的0电阻。

国内方面,已经和金教授事前沟通过的真可爱呆本人也已在知乎第一时间做出回应:


另外金教授表示,新的制造工艺论文预计于当天亚洲时间中午在Arxiv上公布。然而因arXiv服务器崩了推迟。

对于这次实验数据的发布,韩联社表示,大部分参会人员反馈称,这次的数据结果与之前的“LK-99”相似。此外,在会议上并没有提供更多关于“SCTL”研究室的信息。

报道称,多位韩国国内专家也表示,这次的实验数据与去年的“LK-99”数据相比并没有其他重大进展。而且此次在学术会议上的结果发表,并不意味着其内容已经得到学术界认可。通过学术会议发表研究结果只需要满足一定的条件,任何人都可以进行,并不代表已经通过了批准程序。

另外,此前在韩国超导低温学会担任“LK-99”验证委员长金昌永(音)也表示,根据目前数据来看,上述结果与去年数据相比没有太大的变化。

2023年7月22日,韩国量子能源研究所等研究机构的研究人员在预印本网站arXiv上发表了一篇研究论文。他们宣称,他们成功合成了一种名为“LK-99”的材料,这种材料具有超导性,其超导临界温度约为127摄氏度,而且在常压下就能表现出超导性。这一发现引发了业界的广泛关注。

然而,北京航空航天大学的研究团队却在他们的预印本论文中表示,他们并未观察到LK-99材料的室温电阻为零,也没有观测到磁悬浮现象。印度国家物理实验室也表示,他们并未观察到磁悬浮现象。

随后,在8月3日,韩国超导低温学会经过科学研判后得出结论,他们认为“LK-99”并非超导体,因为实验材料并未表现出“迈斯纳现象”。

室温超导有啥用,对我们生活有什么影响?

这就先要从超导体说起,几乎所有导体都存在电阻,而电阻的存在会耗费局部电能,以热的方式散失。这使得从日常小电器到特高压电线,无不存在电能损耗。


根据物质的导电性能,可以将其分为导体、半导体和绝缘体。在导体中,存在大量可以自由移动的带电粒子,他们可以在外电场的作用下自由移动,形成电流。

导体中自由的电子


在绝缘体中,电子则被束缚在原子周围,不能自由移动。半导体则介于二者之间。自由如导体,电子在运动的过程中也会受到原子的散射,产生电阻。当温度降低到一定程度时,一些物质会进入一种奇妙的状态——超导态。此时电阻消失了,电子在其中无阻碍地运动。这个温度称为超导转变温度。


超导体却意味着一种不存在电阻的状态。没有电阻就不会产生焦耳热,因此超导体可以应用于大规模集成电路,制备超导计算机;能够承载较大电流而不会有电流损耗,取代现有的高压输电线、制造超导电机等。


超导电机


超导体还具有完全抗磁性和约瑟夫森效应两个特征。


普通导体处于磁场中时,其体内会产生一个感应磁场。而处于超导态的物质,无论外磁场如何变化,其体内的磁感应强度一定为零。磁悬浮列车就应用了完全抗磁性原理,列车和轨道上装备的超导磁体使列车悬浮在空中。通过改变轨道上磁场的取向,可以使列车保持向前运动。


约瑟夫森效应是指两个超导体间隔很近,中间可以视为绝缘层,当距离近至原子尺度时,超导体中的电子对就可以越过绝缘层,产生超导电流。利用约瑟夫森效应,可以制作超导量子干涉仪,用于测量非常微小的磁信号。


超导电力悬浮系统

如果谁能在室温条件下实现超导,就可以说开启了一场新的技术革命。它首先可以催生物理学和材料科学等科学领域的新可能和新进步,并且直接作用在工业发展和社会进步的领域。它会改变电力储存和传输的方式,让能源更加高效,还会在信息通讯等领域有新的创新。

有了室温超导材料,电力传输过程中的能量损耗和低效的问题也会得到很大的解决。

比如我国很多的输电高压线,在电力输向全国的过程中会产生30%左右的损耗,有了室温超导材料,这些将不再是问题。电力没有了高压传输,运输成本也会进一步降低。

现在全世界各国都在研究核聚变,因为核聚变不是石油这种不可再生资源,也不是风能、太阳能等有所限制的能源。

核聚变可能会是最高效的能量生成方式,但是核聚变的一大瓶颈就是电阻太高。核反应堆里面的温度可以达到上亿摄氏度,必须用强劲的磁场来约束,常规的材料根本控制不住。

磁场中有了电阻的存在,很多本来可以被转化的核电能只能被损耗,这也是为什么现在的核聚变转化效率一直不高。但是如果有了室温超导材料,一切就又完全不一样了。

核聚变反应没有了热损耗,核电站也不再需要昂贵的冷却设备,全面商用更是有了途径。另外能源的存储效率也会得到提高。室温超导材料不但可以减少能量的储存空间,而且还可以快速地释放和传输能量。

从上面的这些运用就可以看出,如果“室温超导”如果得以实现,我们一直焦虑的能源问题将被彻底解决,所有用电的东西都要迎来革命。我们的世界上将会有取之不尽用之不竭的电力,到那个时候,巨大的变革将会影响到我们每个人的身上。

参考资料

[1]https://mp.weixin.qq.com/s/ayVCGU9RUSdqZgJNm2ORzw

[2]https://mp.weixin.qq.com/s/VdoJ56LnSShCbj6hgKFdQg

[3]https://www.zhihu.com/question/646987953/answer/3418726697

[4]https://baijiahao.baidu.com/s?id=1786872727400872414&wfr=spider&for=pc





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