英媒:室温超导体问世或引发能源革命

2020-10-16 19:23:18 参考消息网

参考消息网10月16日报道 英国《新科学家》周刊网站10月14日发表题为《第一种室温超导体可能引发能源革命》的报道,全文摘编如下:

几十年来,室温超导一直是材料科学领域的热门词。现在,它或许终于成为现实,有可能彻底改变我们的用电方式。

我们生产出来的大量能源因电阻而浪费,电阻能生热。但在超导材料中,电流遇到的阻碍几乎为零,因而不会造成这些损失。

这一特性使科学家们对超导材料孜孜以求,但到目前为止,超导性需要极低的温度和极高的压力。

加利福尼亚大学圣迭戈分校的布赖恩·梅普尔说:“如果拥有了能在大气压下使用的室温超导体,可以想象,那会有各种各样的大规模应用。只是,恐怕材料科学太难了,我们未必能够得到适合那些应用的超导体。”

现在,纽约的罗切斯特大学的兰加·迪亚斯和同事们解决了这个难题的一半。该团队在两块金刚石“砧板”之间挤压了碳、硫和氢,当时施加的压力约为地心压力的70%,温度约为15摄氏度。这是迄今为止产生超导性的最高温度,也是首次在室温下测出超导性。

金属般的固体氢本身据估计具有超导性,但它极难制造,因为那需要非常高的压力。研究人员发现,给氢加入碳和硫能降低制造难度。

迪亚斯说:“不妨设想你在一个房间里,压缩自己的一个办法是让四堵墙收拢、再收拢。但你也可以保持房间体积不变而往里再塞进10个人,那同样会让你感到受挤压。”在这个实验中,给氢加入碳和硫就好比往房间里塞进更多的人:在化学上起到对氢进行预压缩的作用。

当他们发现所制造材料的电阻在15摄氏度条件下变成零时,迪亚斯和他的团队就进行了另外几项测试来证实它真的具有超导性,比如确认它阻挡了磁场。美国犹他大学的尚蒂·迪米亚德说:“这些试验非常缜密,基本坐实了结论。看到这些数据,你会感到震惊。这将撼动整个领域。”

不过,问题依然存在。例如,我们知道这种超导材料由碳、硫和氢构成,但不知道这些元素是如何结合在一起的。

纽约州立大学布法罗分校的伊娃·茹雷克说:“就这类研究而言,在不了解结构的情况下进行试验并不鲜见。”她说,现在还需要进行更多的理论研究,用各种化合物模型来匹配这种材料,从而弄清楚它到底是什么。

迪亚斯和他的同事正设法在更低的压力下生产这种材料。迪亚斯说:“以金刚石为例,它是高压形式的碳,但现如今可以在实验室用化学沉积技术让它长出来。它以前是需要高压的,但现在我们可以让它长出来——对超导体或许也能这么做。”

这种化合物含有三种元素,不像其他超导体往往只含一两种,因而更具可调性。迪亚斯说,这会有助于使它在较低压力下产生超导性。

如果能够做到这一点,这种材料就可以用于量子计算,或者用于制造更好的核磁共振仪,大大减少电力传输造成的能源浪费。茹雷克说:“如果能制造出无需降温的超导电线,我们原则上就可以更新整个电网。那将是一场真正的革命。”