受國內(nèi)外高度關(guān)注的室溫超導(dǎo)材料有哪些用途 它又有什么樣的應(yīng)用前景?

• 曾燕 2023年8月3日 來源：互聯(lián)網(wǎng) 497 26
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據(jù)媒體報(bào)道稱，近期韓國研究團(tuán)隊(duì)宣布制備出“世界首個(gè)常壓室溫超導(dǎo)體”的消息，在全球引發(fā)的關(guān)注越來越廣泛，甚至影響到金融市場(chǎng)、導(dǎo)致多國超導(dǎo)概念股價(jià)的火爆上漲。值得注意的是，在短短幾個(gè)月內(nèi)，已經(jīng)接連有來自不同國家的三個(gè)團(tuán)隊(duì)宣布“在室溫超導(dǎo)領(lǐng)域取得突破”。為

受國內(nèi)外高度關(guān)注的室溫超導(dǎo)材料有哪些用途 它又有什么樣的應(yīng)用前景?

據(jù)媒體報(bào)道稱，近期韓國研究團(tuán)隊(duì)宣布制備出“世界首個(gè)常壓室溫超導(dǎo)體”的消息，在全球引發(fā)的關(guān)注越來越廣泛，甚至影響到金融市場(chǎng)、導(dǎo)致多國超導(dǎo)概念股價(jià)的火爆上漲。值得注意的是，在短短幾個(gè)月內(nèi)，已經(jīng)接連有來自不同國家的三個(gè)團(tuán)隊(duì)宣布“在室溫超導(dǎo)領(lǐng)域取得突破”。為何室溫超導(dǎo)如此受到國內(nèi)外的高度關(guān)注，它又有什么樣的應(yīng)用前景呢?

對(duì)此，北京理工大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院副研究員鄭冬冬介紹說，所謂超導(dǎo)，就是在特定條件下材料電阻為零的特殊物理現(xiàn)象?，F(xiàn)在常用的導(dǎo)電材料包括銅和鋁等，它們的電阻相對(duì)較小;金和銀的電阻更小，但也達(dá)不到零電阻。超導(dǎo)現(xiàn)象最早由荷蘭物理學(xué)家昂內(nèi)斯于1911年發(fā)現(xiàn)，但材料要轉(zhuǎn)變?yōu)槌瑢?dǎo)狀態(tài)需要將溫度降低到極低才能實(shí)現(xiàn)，這就意味著需要有專門的制冷設(shè)備維持材料處于低溫狀態(tài)，因此超導(dǎo)體在實(shí)際應(yīng)用上還比較困難。

鄭冬冬舉例說，超導(dǎo)材料在核磁共振、電力傳輸、高速磁浮交通和可控核聚變等領(lǐng)域存在巨大應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。比如說輸電線，因?yàn)閷?dǎo)線存在電阻，輸電過程中會(huì)損失很多能量，所以需要采用特高壓技術(shù)，提高電壓、減小電流，從而減少能耗。如果采用室溫超導(dǎo)材料做導(dǎo)線，就不需要那么高的電壓了。另外，目前正在研發(fā)的可控核聚變，也需要用很強(qiáng)的磁場(chǎng)來束縛等離子體，從而維持核聚變的發(fā)生。但是磁場(chǎng)一般是用電來產(chǎn)生的，很大的磁場(chǎng)就需要很大的電流，也就有很大的能耗，同時(shí)會(huì)大量發(fā)熱。如果用超導(dǎo)材料，沒有電阻，就不會(huì)有能耗，也不會(huì)發(fā)熱，那就更容易實(shí)現(xiàn)可控核聚變。此外，雖然現(xiàn)在有實(shí)驗(yàn)性質(zhì)的磁懸浮高鐵，但是為了實(shí)現(xiàn)懸浮，同樣需要采用大電流實(shí)現(xiàn)強(qiáng)磁場(chǎng)，同樣能耗很高。但是如果用室溫超導(dǎo)材料的話，就不存在這些問題了，能耗會(huì)大大降低。他還表示，如果室溫超導(dǎo)材料得到突破，就連我們?nèi)粘Ｉ钜材艿玫胶艽蟾淖?，“如果全部采用電阻為零的超?dǎo)材料制作電子線路的話，像手機(jī)、電腦等電子產(chǎn)品充電的時(shí)候就不會(huì)再出現(xiàn)發(fā)熱的情況。”

韓國《中央日?qǐng)?bào)》8月2日稱，100多年以來，全世界科學(xué)家為了在常溫常壓狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)超導(dǎo)而進(jìn)行的研究均以失敗告終。傳統(tǒng)理論認(rèn)為，只有在低溫和超高壓(幾百萬個(gè)大氣壓)狀態(tài)下才能實(shí)現(xiàn)超導(dǎo)。今年3月美國科學(xué)家迪亞斯宣布“實(shí)現(xiàn)室溫超導(dǎo)”時(shí)，也需要1萬個(gè)大氣壓的高壓環(huán)境。而韓國量子能源研究所的論文卻顯示，在27攝氏度、1個(gè)大氣壓的情況下，通過簡(jiǎn)單的方法就能造出超導(dǎo)體，如果相關(guān)研究結(jié)論為真，這將是一種“夢(mèng)幻材料”。

上海市超導(dǎo)材料及系統(tǒng)工程研究中心主任、超導(dǎo)應(yīng)用研究專家洪智勇7月30日表示，近期韓國研究團(tuán)隊(duì)公布的超導(dǎo)體“極大概率不是室溫超導(dǎo)”。洪智勇認(rèn)為，根據(jù)現(xiàn)有情況來看，韓國團(tuán)隊(duì)報(bào)道的測(cè)試手段和方法并不是很正統(tǒng)的超導(dǎo)材料驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)。此前迪亞斯團(tuán)隊(duì)公布的實(shí)驗(yàn)條件是限制在1萬個(gè)大氣壓下，因?yàn)槌尸F(xiàn)數(shù)據(jù)過于“完美”，數(shù)據(jù)真實(shí)性受到質(zhì)疑。但這次韓國團(tuán)隊(duì)透露的材料合成方法非常明確且簡(jiǎn)單，但測(cè)試方式和數(shù)據(jù)的呈現(xiàn)形式以及數(shù)據(jù)的嚴(yán)謹(jǐn)程度都非常粗糙，更和國際認(rèn)可的一些驗(yàn)證超導(dǎo)性能的測(cè)試方法差距很大。從目前呈現(xiàn)的數(shù)據(jù)來看，他們還只是通過合成和摻雜，在本應(yīng)不具備明顯電磁特性的鉛磷灰石化合物中，發(fā)現(xiàn)在室溫下具有了一定的導(dǎo)電性和弱抗磁性，“這是一個(gè)有趣的物理現(xiàn)象，但實(shí)驗(yàn)結(jié)果離證明樣品是超導(dǎo)體或者說樣品中含有超導(dǎo)成分還相差甚遠(yuǎn)?！?/p>

韓國《京鄉(xiāng)新聞》稱，韓國研究團(tuán)隊(duì)的支持者認(rèn)為，該研究團(tuán)隊(duì)公布的視頻顯示，米粒大小的物體懸浮在空中，這是超導(dǎo)體的重要特征之一——產(chǎn)生對(duì)磁體排斥的“邁斯納現(xiàn)象”。但視頻內(nèi)容顯示，它的懸浮情況并不完全，仍有一邊接觸磁鐵。該研究團(tuán)隊(duì)解釋說，這表示樣品并不完美，只有一部分成為超導(dǎo)體并表現(xiàn)出“邁斯納現(xiàn)象”。報(bào)道還提到，中國華中科技大學(xué)制造了幾十微米的樣品并驗(yàn)證其具備“邁斯納現(xiàn)象”。

但南京大學(xué)物理學(xué)院教授聞?；⒅敖邮懿稍L時(shí)表示，“我們仔細(xì)分析了他們(韓國團(tuán)隊(duì))的數(shù)據(jù)，從三方面——電阻、磁化和所謂的磁懸浮都不足以說明它是超導(dǎo)現(xiàn)象(材料)。我們判斷(它所謂的超導(dǎo))極有可能是個(gè)假象?！北本└邏嚎茖W(xué)研究中心主任毛河光教授在接受媒體采訪時(shí)也表達(dá)了類似觀點(diǎn)。他認(rèn)為，視頻中的材料會(huì)部分懸浮起來，這是磁體很常見的抗磁現(xiàn)象。“超導(dǎo)的抗磁力非常強(qiáng)，可以把火車之類的懸浮起來?！?/p>

LK-99為何引發(fā)全球關(guān)注?

7月22日，韓國量子能源研究中心、高麗大學(xué)等團(tuán)隊(duì)研究人員公布預(yù)印本網(wǎng)站arXiv提交了論文，宣稱研制出世界上首個(gè)室溫常壓超導(dǎo)體，被命名為L(zhǎng)K-99。

研究團(tuán)隊(duì)表示，比起過去所發(fā)現(xiàn)的超導(dǎo)材料，這次發(fā)明的材料只要在常壓約127℃(Tc≥400k)以下，就能表現(xiàn)出超導(dǎo)性，并附上視頻“證據(jù)”。

消息一出，學(xué)術(shù)圈“炸鍋”。尋找室溫超導(dǎo)體，是近百年來物理學(xué)家們的追索的方向和目標(biāo)。

超導(dǎo)體與普通導(dǎo)電材料不同， 具備“零電阻”和“完全抗磁性”兩個(gè)特性。

其中，“零電阻”是指電阻為0，當(dāng)電流通過它，無論超導(dǎo)材料有多長(zhǎng)，都不會(huì)在超導(dǎo)材料內(nèi)發(fā)生任何損耗，應(yīng)用潛力非?？捎^。

“完全抗磁性”是指，將超導(dǎo)體置于磁場(chǎng)之中，磁力線卻無法穿過超導(dǎo)體，超導(dǎo)體內(nèi)部磁場(chǎng)依然為零——這是物理學(xué)中著名的邁斯納效應(yīng)。

不過，所有的超導(dǎo)體都無法在常溫常壓下呈現(xiàn)超導(dǎo)狀態(tài)，要讓它們發(fā)揮作用，往往需要極低溫環(huán)境，以及極高壓環(huán)境，這一苛刻條件就限制了超導(dǎo)材料發(fā)揮最大的作用。

尋找“室溫超導(dǎo)體”之路并不容易

據(jù)中研普華產(chǎn)業(yè)研究院出版的《2023-2028年版新型材料項(xiàng)目可行性研究報(bào)告》統(tǒng)計(jì)分析顯示：

今年3月美國有科研團(tuán)隊(duì)宣稱發(fā)現(xiàn)新型材料在21攝氏度以及1GPa條件下實(shí)現(xiàn)超導(dǎo)現(xiàn)象，幾天之后，南京大學(xué)物理學(xué)院教授聞?；F(tuán)隊(duì)便公布了重復(fù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，推翻了該室溫超導(dǎo)研究結(jié)果，相關(guān)論文于5月11日發(fā)表于《自然》雜志。

如今，僅時(shí)隔4個(gè)多月，韓國科研團(tuán)隊(duì)就又宣稱在室溫超導(dǎo)領(lǐng)域有了石破天驚的發(fā)現(xiàn)。在韓國團(tuán)隊(duì)宣布首次實(shí)現(xiàn)“室溫超導(dǎo)”后，自然引起了全球關(guān)注。不過，目前該團(tuán)隊(duì)表示已撤回論文，稱研究團(tuán)隊(duì)并未準(zhǔn)備好發(fā)表論文，只是團(tuán)隊(duì)中的一名成員在未征得其他作者同意的情況下，就擅自發(fā)布了論文。

雖然韓國團(tuán)隊(duì)撤回論文，但根據(jù)他們此前發(fā)表論文進(jìn)行復(fù)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)的科研團(tuán)隊(duì)及個(gè)人卻層出不窮。截至目前，已有相關(guān)團(tuán)隊(duì)表示“復(fù)現(xiàn)”或者理論上了證實(shí)了韓國團(tuán)隊(duì)的成果。

十余家上市公司辟謠“室溫超導(dǎo)”超導(dǎo)概念股重挫

報(bào)道稱，十余家上市公司辟謠“室溫超導(dǎo)”相關(guān)消息。8月2日晚間，國纜檢測(cè)披露異動(dòng)公告稱，公司主營(yíng)業(yè)務(wù)為提供電線電纜及光纖光纜的檢驗(yàn)檢測(cè)等專業(yè)技術(shù)服務(wù)，高溫超導(dǎo)電纜檢測(cè)屬于公司可提供的檢測(cè)領(lǐng)域之一，高溫超導(dǎo)電纜在-196度下運(yùn)行，與常溫超導(dǎo)概念無關(guān)。公司目前沒有與常溫超導(dǎo)概念相關(guān)的技術(shù)，未產(chǎn)生收入。

中孚實(shí)業(yè)公告稱，2010-2013年協(xié)助相關(guān)高溫超導(dǎo)項(xiàng)目，但主要成果及應(yīng)用與公司主營(yíng)業(yè)務(wù)無關(guān)。

百利電氣發(fā)動(dòng)異動(dòng)公告，稱公司不涉及“室溫超導(dǎo)”相關(guān)業(yè)務(wù)，也未開展相關(guān)研發(fā)和投入。

騰亞精工在投資者互動(dòng)平臺(tái)表示，公司目前暫無室溫超導(dǎo)材料應(yīng)用相關(guān)的布局。

密封科技在投資者互動(dòng)平臺(tái)表示，公司目前未涉及室溫超導(dǎo)領(lǐng)域。

元道通信在投資者互動(dòng)平臺(tái)表示，公司業(yè)務(wù)未涉及室溫超導(dǎo)材料。

天鍵股份在投資者互動(dòng)平臺(tái)表示，公司暫無室溫超導(dǎo)材料的相關(guān)布局。

8月3日，迦南智能在互動(dòng)平臺(tái)表示，公司目前尚未涉及超導(dǎo)相關(guān)業(yè)務(wù)。

而全信股份、浙江榮泰、祥源新材、華通線纜、漢纜股份、中辰股份也陸續(xù)表示未涉及超導(dǎo)相關(guān)領(lǐng)域業(yè)務(wù)。

在這背后是此前超導(dǎo)概念帶動(dòng)相關(guān)上市公司股價(jià)的上漲異動(dòng)。不過8月3日，超導(dǎo)概念大幅低開，集合競(jìng)價(jià)階段，中孚實(shí)業(yè)、精達(dá)股份、創(chuàng)新新材、金徽股份競(jìng)價(jià)跌停，國纜檢測(cè)低開超10%，永鼎股份、西部超導(dǎo)低開超8%。

對(duì)于“室溫超導(dǎo)”的落地，相關(guān)上市公司雖集體持觀望態(tài)度，但也將其視為重要的研發(fā)方向，并提前醞釀布局。

鑫宏業(yè)在投資者互動(dòng)平臺(tái)上表示，超導(dǎo)技術(shù)(高溫、低溫、常溫)是未來電力輸送的重要發(fā)展方向，是特種線纜未來的重點(diǎn)研發(fā)方向，公司會(huì)積極關(guān)注。九洲集團(tuán)表示，超導(dǎo)技術(shù)可以提高電能傳輸?shù)男?，降低能源損耗，因此可能會(huì)對(duì)電力設(shè)備制造業(yè)帶來積極的影響。廣電電氣稱，公司保持對(duì)重要新興技術(shù)及領(lǐng)域的密切關(guān)注。永鼎股份則表示，公司在等待相關(guān)驗(yàn)證的過程。

預(yù)測(cè)至2028年全球超導(dǎo)體市場(chǎng)規(guī)模分析

根據(jù)貝哲斯咨詢調(diào)研數(shù)據(jù)顯示，2022年全球超導(dǎo)體市場(chǎng)容量達(dá)405.93億元，預(yù)測(cè)至2028年，全球超導(dǎo)體市場(chǎng)規(guī)模將會(huì)達(dá)到618.21億元。

“重大裝備、AI智造等領(lǐng)域急需的半導(dǎo)體材料、超導(dǎo)材料等是新材料產(chǎn)業(yè)重點(diǎn)發(fā)展方向。在自主化創(chuàng)新的推動(dòng)下，未來幾年國內(nèi)超導(dǎo)產(chǎn)業(yè)有望迎來迅猛增長(zhǎng)。”看懂經(jīng)濟(jì)研究院研究員袁博認(rèn)為。

未來行業(yè)市場(chǎng)發(fā)展前景和投資機(jī)會(huì)在哪?欲了解更多關(guān)于行業(yè)具體詳情可以點(diǎn)擊查看中研普華產(chǎn)業(yè)研究院的報(bào)告《2023-2028年版新型材料項(xiàng)目可行性研究報(bào)告》。

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  2023-2028年版新型材料項(xiàng)目可行性研究報(bào)告

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