&室溫超導(dǎo),是一種能夠在室溫條件下實(shí)現(xiàn)的超導(dǎo)現(xiàn)象。
什么是超導(dǎo)現(xiàn)象?簡(jiǎn)單的來(lái)說(shuō),便是指電流可以在材料中以零電阻通過(guò),判斷一個(gè)材料是否屬于超導(dǎo)體,不僅僅要看它是否具有零電阻的特性,還必須同時(shí)具有完全抗磁性,即抗磁化率達(dá)到最大值。
超導(dǎo)體的零電阻特性讓傳輸電流幾乎沒(méi)有能量耗損,并且能夠承載比常規(guī)導(dǎo)體更強(qiáng)的電流,在小范圍空間里產(chǎn)生更高的磁場(chǎng),因此超導(dǎo)材料在很多領(lǐng)域都極為實(shí)用。
不過(guò),通常情況下,超導(dǎo)體只有在特定的溫度之下才會(huì)進(jìn)度超導(dǎo)狀態(tài),就比如最初超導(dǎo)現(xiàn)象被發(fā)現(xiàn)是在接近絕對(duì)零度的低溫條件下才被觀察到,這在日常生活中非常難達(dá)到,而需要依賴液氦、液氮等制冷介質(zhì),極大地限制了超導(dǎo)材料的大規(guī)模應(yīng)用,至于一般的常規(guī)導(dǎo)體材料,在導(dǎo)電過(guò)程中都會(huì)消耗大量能量,產(chǎn)生強(qiáng)磁場(chǎng)會(huì)有很強(qiáng)的發(fā)熱效應(yīng)。
所以自從超導(dǎo)體的概念出現(xiàn)后,所有相關(guān)領(lǐng)域的科學(xué)家都希望能夠找到一種可以在常溫條件下實(shí)現(xiàn)超導(dǎo)現(xiàn)象的材料。
也就是室溫超導(dǎo)材料!
所謂室溫超導(dǎo)材料,指的是臨界溫度大于等于室溫的超導(dǎo)體,在超導(dǎo)出現(xiàn)的這段時(shí)間以來(lái),曾經(jīng)有許多科研團(tuán)隊(duì)生成發(fā)現(xiàn)或者合成了室溫超導(dǎo)材料,但最終都被證實(shí)是假的。
所以直到現(xiàn)在為止,科學(xué)界尚且還沒(méi)有發(fā)現(xiàn)真正意義上的室溫超導(dǎo)體。
而室溫超導(dǎo)材料之所以備受科學(xué)界關(guān)注,是因?yàn)檫@件東西對(duì)于科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,實(shí)在太過(guò)重要了。
倘若真的能夠發(fā)現(xiàn),足以在方方面面影響世界,甚至可以稱得上是一次工業(yè)革命!
就比如在能源傳輸方面,目前,全世界范圍內(nèi)的電能輸送還需要通過(guò)輸電線路,而這些線路會(huì)產(chǎn)生較大的電阻和熱損失,可常溫超導(dǎo)的應(yīng)用將會(huì)使得輸電過(guò)程更加高效節(jié)能,大幅度減少能源浪費(fèi),還能促進(jìn)電力設(shè)備的技術(shù)升級(jí)和產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)。
而在電子設(shè)備領(lǐng)域,常溫超導(dǎo)技術(shù)也可以改變電子設(shè)備的設(shè)計(jì)和性能,當(dāng)前人類所使用的電子設(shè)備依賴于散熱系統(tǒng)和冷卻裝置以降低工作溫度,這些裝置不僅增加了設(shè)備的重量和體積,也會(huì)消耗更多的能源,但常溫超導(dǎo)材料的應(yīng)用將消除這個(gè)需求,從而使得設(shè)備減小體積、提高性能,讓電子設(shè)備的工作效率和穩(wěn)定性更高。
在比如交通運(yùn)輸業(yè),室溫超導(dǎo)材料可以極大地提高能源儲(chǔ)存的效率和容量。通過(guò)減少摩擦和阻力,使得列車能夠以更高的速度運(yùn)行,并且減少能源消耗。此外,室溫超導(dǎo)材料還會(huì)推動(dòng)磁力相關(guān)技術(shù)的發(fā)展,將目前所用的軌道交通,改變?yōu)榇艖腋〗煌ǖ取?
在醫(yī)學(xué)方面,室溫超導(dǎo)材料也能發(fā)揮極大的作用,比如核磁共振成像,由于常溫超導(dǎo)材料可以提供更強(qiáng)的磁場(chǎng),mri設(shè)備可以獲得更高的分辨率和更準(zhǔn)確的圖像,足以讓醫(yī)學(xué)檢測(cè)領(lǐng)域得到大跨步式的增長(zhǎng)。
最后就是電機(jī)技術(shù)的革新,當(dāng)傳統(tǒng)電動(dòng)機(jī)若是能夠采用超導(dǎo)材料,其效率將大幅提高,能源消耗也會(huì)明顯降低,這將為工業(yè)機(jī)械設(shè)備和家用電器的結(jié)合帶來(lái)一場(chǎng)革命,屆時(shí)電動(dòng)汽車、甚至電動(dòng)飛機(jī)都能出現(xiàn),內(nèi)燃機(jī)的時(shí)代將會(huì)徹底成為過(guò)去。
當(dāng)然,這些都是其他科學(xué)領(lǐng)域,在陳懷楚看來(lái),他最為關(guān)注的還是可控核聚變。
而室溫超導(dǎo)材料的誕生,將會(huì)讓可控核聚變的難度也大大降低,現(xiàn)在全世界的人類之所以在可控核聚變的研究上如此艱難,就是因?yàn)椴牧喜贿^(guò)關(guān),他們只能在螺絲殼里做道場(chǎng),可發(fā)揮的空間實(shí)在太小了。
可若是室溫超導(dǎo)材料出現(xiàn),那情況就將大為不同,首先是降低損耗。
傳統(tǒng)導(dǎo)體在通電產(chǎn)生磁場(chǎng)時(shí),由于電阻的存在,會(huì)有大量電能轉(zhuǎn)化為熱能而損耗。而室溫超導(dǎo)材料電阻為零,電流可以無(wú)損耗地通過(guò),能將輸入的電能幾乎全部轉(zhuǎn)化為磁場(chǎng)能量,提高了能量利用效率,有助于實(shí)現(xiàn)聚變反應(yīng)的能量增益,即輸出能量大于輸入能量。
其次是減少制冷能耗。
目前的低溫或高溫超導(dǎo)材料需要極低溫環(huán)境來(lái)維持超導(dǎo)態(tài),制冷系統(tǒng)能耗大。室溫超導(dǎo)材料無(wú)需低溫環(huán)境,可省去龐大復(fù)雜的制冷設(shè)備及相關(guān)能耗,使系統(tǒng)整體能耗降低。
第三就是可以讓核聚變裝置靈活布局,因其無(wú)需考慮低溫限制,在磁體設(shè)計(jì)和布局上更靈活,可根據(jù)核聚變裝置的需求,設(shè)計(jì)出更高效、緊湊的磁體結(jié)構(gòu),提高裝置性能和空間利用率。
最后,也是最重要的一點(diǎn),便是可以產(chǎn)生強(qiáng)磁場(chǎng)。
可控核聚變需要強(qiáng)磁場(chǎng)來(lái)約束高溫等離子體,使其不與容器壁接觸并保持穩(wěn)定。室溫超導(dǎo)材料可承載大電流,產(chǎn)生比傳統(tǒng)材料更強(qiáng)的磁場(chǎng),能更有效地約束等離子體,為核聚變反應(yīng)創(chuàng)造穩(wěn)定的環(huán)境,使反應(yīng)持續(xù)進(jìn)行。
可以說(shuō),有了室溫超導(dǎo)材料,核聚變裝置就能在性能、維護(hù)、成本等方面得到全方位的降低,他們?cè)诤司圩冾I(lǐng)域的研究也會(huì)一下變得廣闊無(wú)比,真正實(shí)現(xiàn)商業(yè)化的時(shí)間,也會(huì)大為縮短。
如果說(shuō)誰(shuí)能率先掌握可控核聚變,誰(shuí)就能率先進(jìn)行工業(yè)革命,迎來(lái)無(wú)盡能源時(shí)代,那么誰(shuí)先掌握室溫超導(dǎo)材料,誰(shuí)就能率先拿到開(kāi)啟無(wú)盡能源時(shí)代的鑰匙!
由此可見(jiàn)重要。
所以,哪怕陳懷楚認(rèn)為韓國(guó)發(fā)現(xiàn)室溫超導(dǎo)材料的幾率非常小,小到幾乎可以忽略不計(jì),但他還是決定去看一看,為的就是不愿意錯(cuò)過(guò)那萬(wàn)分之一甚至是億萬(wàn)分之一的機(jī)會(huì)!
離開(kāi)劉建為的辦公室后,陳懷楚就開(kāi)始定行程,為前往韓國(guó)做準(zhǔn)備。