“常温超导体”究竟是啥 有什么用

要想知道常温超导体，我们先聊一下什么叫超导体?它有什么用?

超导体是一种在某一温度下，电阻为零的导体。这意味着超导体可以无损耗地传输电流，产生强大的磁场，并实现高效的能源利用。

其实超导技术的应用范围十分广泛，在输电、电机、交通运输、航天、微电子、电子计算机、通信、核物理、新能源、生物工程、医疗以及军事装备等领域，都已展现出灿烂夺目的前景。

例如，超导磁体可以用于磁共振成像 (MRI)、核磁共振 (NMR) 等医学诊断和治疗技术中，提高图像质量和精度; 超导线路可以用于长距离大容量输电，减少能量损耗和环境污染; 超导列车可以利用超导悬浮原理，实现高速无摩擦的运行，节省能源和时间。

那常温超导体是什么?它有什么优势?

目前已知的超导材料都需要在低温环境下才能表现出零电阻特性。这些低温超导材料的临界转变温度 (Tc) 一般都低于77K(液氮沸点)，甚至低于4.2K(液氦沸点)。

因此，低温超导材料的应用受到了制冷成本和技术难度的限制。如果能够发现或制造出在常温下就具有零电阻特性的材料，那么就可以大幅降低制冷需求，扩大超导技术的应用范围和市场规模。 这种在常温下就表现出零电阻特性的材料被称为常温超导体。常温指在室温或接近室温下(约20℃-30℃)。 常温超导体如果存在并被成功开发利用，将会对人类社会产生深远而革命性的影响。

例如： - 常温超导线路可以实现全球范围内无损耗地传输清洁能源(如太阳能、风能等)，解决能源危机和气候变化问题;

- 常温超导计算机可以突破摩尔定律的限制，实现极高速度和极低功耗的信息处理;

- 常温超导磁悬浮列车可以达到音速以上的运行速度，缩短人们出行时间。

现在盛传的 常温超导体的可行性如何?它是否可信? 常温超导体的存在与否一直是物理学界的一个梦想和挑战。虽然目前还没有理论能够完全解释超导现象的本质，但有许多实验和观测表明，超导材料的临界转变温度受到其结构、化学成分、外部压力等因素的影响。

因此，科学家们一直在尝试通过改变材料的组成和条件来提高其临界转变温度，以期望接近或达到常温。 目前已经发现了一些高温超导材料，如铜氧化物、铁基化合物、镍氧化物等，它们的临界转变温度都高于77K(液氮沸点)，甚至有些可以达到150K左右 。

然而，在2020年10月14日，《自然》杂志上发表了一篇具有里程碑意义的论文，宣布了一个令人震惊的消息：美国罗切斯特大学和内华达大学拉斯维加斯分校的研究团队，在实验室中成功制造出了第一个在常温下表现出零电阻特性的材料! 这个材料是由碳、硫和氢组成的混合物，在267.15K(21℃)时具有零电阻特性。这是迄今为止最高的临界转变温度，比之前最高记录提高了近120K!这项研究被认为是超导领域最重要和最具革命性的突破之一。

不过，这个常温超导体并不是在常压下实现的，而是需要在约267GPa(约26.7万个大气压)的极端高压环境下才能观察到零电阻特性。这种高压条件远远超过了地球内部钻石形成所需的压力。因此，这个常温超导体目前还不能在实际应用中使用，而只是一个理论上的存在。

不过，这并不妨碍人们对常温超导体的应用前景的想象和探索。如果能够找到一种在常压下也能表现出零电阻特性的材料，那么它将会给人类社会带来巨大的变革和进步。

常温超导体有许多潜在的应用领域，如电力输送、磁悬浮列车、医疗成像、量子计算、通信技术等。例如：

- 电力输送：如果能够利用常温超导体来制造电线和变压器，那么就可以大幅降低电能在输送过程中的损耗和成本，提高电网的效率和稳定性，减少环境污染和碳排放。

- 磁悬浮列车：如果能够利用常温超导体来制造强大而稳定的磁场，那么就可以实现无摩擦、无噪音、高速度、低耗能的交通工具，改善城市交通拥堵和出行质量。 - 医疗成像：如果能够利用常温超导体来制造高灵敏度和高分辨率的磁共振成像(MRI)仪器，那么就可以提供更准确和更安全的医学诊断和治疗方法，提高人类健康水平。 - 量子计算：如果能够利用常温超导体来制造可控制和可操作的量子比特(qubit)，那么就可以实现比传统计算机更快速、更强大、更智能的信息处理技术，开启新一代计算机科学时代。 - 通信技术：如果能够利用常温超导体来制造低噪声、低损耗、高带宽、高安全性的光纤等，那么就可以实现更高效、更稳定、更清晰、更安全的数据传输和通信服务，提升人类社会的信息化水平。

然而，要实现常温超导体的应用，还面临着许多挑战和困难。

首先，目前还没有找到一种在常压下能够表现出零电阻特性的材料，而只有在极高压力下才能观察到超导现象。

其次，即使在极高压力下实现了超导，也需要解决如何制备、测量、控制和保护这种材料的技术问题。

第三，即使能够克服上述技术难题，也需要考虑常温超导体的成本效益、环境影响、社会接受度等因素。

总之，常温超导体是一个具有巨大潜力和前景的研究领域，但也是一个充满挑战和困难的研究领域。它需要物理学家、化学家、工程师、经济学家、社会学家等多学科的合作和创新，才能最终实现人类梦寐以求的零电阻技术。 我们还是要抱有希望，但是不要一个劲往里冲，静待花开吧。