若“室温超导”真的实现,我们的世界会发生怎样的改变?

Mr.zhuMr.zhu2025-04-19 23:44:11来源:优站库 (www.uzkoo.com)阅读:102

图片制作:匡达

界面新闻记者 | 彭新

韩国研究团队近期发表的常温常压超导体“LK-99”研究成果,近日引爆全球,其影响力甚至超越学术界,成为不少网友讨论的话题。而日前,美国国家实验室经过计算机仿真后,证实“LK-99理论上存在超导性”,这又让外界感到振奋。但关于“LK-99”成果能否成功复现,仍存悬念,科学家目前还在努力实验中。

所谓超导,是指电流通过时没有因为受到任何阻力而导致损失,导体的电阻为零。超导体是一种能在完全无电阻下传递电流的材料,因为零电阻,就可以在不过热或耗费大量能源情况下,创造超强磁场。

超导现象通常在极低温或极高压环境状态下出现,是一种普遍存在的特性,并不限于特定的元素或材料类型。目前所发现的各种具有超导电性的物质,其中包括金属单质、含金属化合物、非金属单质、非金属化合物……许多物质在普通条件下就是完全绝缘的陶瓷,只有在极特殊的环境下才展现出超导特性。

在过去,要实现材料的超导性,仅是环境维持成本就非常高,所以这次“LK-99”材料的常温常压超导性才会如此引发关注。

现实生活中普遍存在的普通导体,如铜、铁等金属材料,当电流通过时,由于电阻的存在,电子会在穿行的过程中与原子碰撞。这时候,电子会损失一些能量,导体也会产生热量,若热量过大将造成导体或组成的电路损坏,这一特点制约了电子产业的进一步发展。

不过,目前已知的所有超导体都必须在摄氏零下100度低温,以及高于大气压力10万倍的极端高压下才能体现超导性。这些限制使得维持超导特性非常昂贵,大量应用也显得不符合实用性。

如果能实现室温超导,就可以帮助解决世界性的能源问题,并为制造运行速度更快的计算机、超灵敏传感器等奠定基础,具有重大的产业和科学价值,例如制造用于无线电通信的频率滤波器,或者进一步让粒子加速器中的带电粒子加速,用来探索宇宙奥秘等。

对于“LK-99”,知名苹果供应链分析师郭明錤评价称,常温常压超导体商业化的时程并没有任何能见度,但未来若能够顺利商业化,将对计算机与消费电子领域的产品设计有颠覆性的影响。计算器与消费电子的技术与材料创新,都是为了要实现高速计算、高频高速传输、小型化等要求,而超导 (电阻消失) 特性将会颠覆既有的产品设计与材料/技术采用,如:不再需要散热系统、光纤/高端CCL(铜箔基板)被取代、先进制程门坎降低等,让即便是小如iphone的行动装置,都能拥有与量子计算机匹敌的运算能力。

在半导体产业链,超导现象的应用落地也将是一大福音。因为目前半导体制程需要大量能量,如台积电、三星的先进晶圆制程需要消耗电力,预计2025年台积电用电量将占中国台湾整体的12%,若超导体的技术可行,将大大降低晶圆厂能源消耗。

值得一提的是,过去20年里陆续有研究团队声称发现了可以实现近室温超导的材料,但大多数实验均无法复制,很难经得起后续的各种考验。在2020年10月的《自然》杂志封面上,曾刊登美国罗切斯特大学物理系助理教授兰加·迪亚斯(Ranga Dias)的研究团队,创造出一种碳质硫氢化合物固体分子,这种材料在约15摄氏度和约267Gpa的压强下表现出超导性。然而随后兰加·迪亚斯因为疑似窜改数据,被撤回该研究论文。

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