常温“超导”为何火爆全球

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。

常温常压下,几乎所有导体都存在电阻,电流传导的过程中会因此存在热能损耗,而超导体就是电阻消失能以零损耗传导电流的材料,并具备完全抗磁性(内部磁感应强度为零),有着稳定、损耗小和传输快等优势。超导体凭借其特性能够实现无损耗输电、稳恒强磁场等,在输电、交通运输、航天、通信、核物理、新能源、生物工程、医疗以及军事装备等关键领域,都具备巨大的应用前景。

今年7月份,韩国团队发表了两篇论文,宣称成功合成了世界上第一个室温常压超导体——改性铅磷灰石晶体结构(LK-99),轰动全球,但随后也受到各方质疑。韩国团队的发现之所以得到广泛关注,是因为目前室温超导都需要极高压下才可以实现,而韩国团队合成的“LK-99”能在室温、常压下实现超导,且制备工艺比较简单。

目前全球范围内多家实验室都进行了对LK-99的重复试验。在韩国团队LK-99的两篇论文在预印本网站arXiv上公开约一周后,有三篇与LK-99相关的新论文公开,分别由来自北京航空航天大学材料科学与工程学院、中国科学院金属研究所沈阳材料科学国家研究中心的研究人员以及美国劳伦斯伯克利国家实验室研究员西尼德·M·格里芬(Sinéad M. Griffin)完成。

西尼德·M·格里芬表示,通过密度泛函理论计算,他发现LK-99模型存在超导体家族中高转变温度的共同特征。中国科学院金属研究所论文也进行了理论计算,从计算结果来看,LK-99有室温超导的可能性;不过也表示从能带的角度,只是给出了一些解释,但不是证实,并指出“理论和实验还是有gap(区隔)的”,“只能说,它有(室温超导)这种几率”。

可见,LK-99是否真能实现室温常压超导还未可知。在第四次工业革命的大潮中,常温超导技术的突破无疑是迈向未来的一大飞跃。它将为智能能源系统、高速交通、高效通信等领域带来翻天覆地的改变,推动着我们走向数字化、智能化的未来社会。