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笔墨为骨，念念想为翼，环球好，我是墨代王朝，迎接来到咱们本期的百科频说念。

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东说念主类自古以来，就在赓续地尝试了解大天然的奥妙：燥热的火焰不错灼烧食品、乌云打雷之后就会落下雨滴、天冷变温就需要穿加厚的衣物。东说念主们在不雅察过这些意旨的舒畅之后，通过实验和推导得出了繁密的表面定律来诠释注解这些逻辑关系，最终演化出了一门新的学科，物理学。

咱们今天日常生存所用到中的一切，不管是电脑、手机、齐集、如故电力系统齐离不开物理学的发展和应用。

在好多科幻电影中，东说念主类也对改日的物理学张开了无限的幻想，比如在电影《阿凡达》中，飘摇着漫天岛屿的潘多拉星球，而这一幕则是因为一种名为“U矿”的矿石资源。

这个“U矿”，便代表了在物理学界被称作“圣杯”的一种物资，亦然咱们本期节指标主题：室温超导材料。

1、电阻的产生

环球齐知说念，咱们生存中的所有物资材料齐是由原子构成的，原子的结构是原子核和核外电子。电子围绕原子核在不竭地作念无轨则提醒，而它在提醒时受到的阻遏等于电阻，基本上所有的物资齐有电阻。

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咱们笔据电阻大小，不错把他们分为导体、绝缘体、半导体。导体的电阻最小，正常是金属元素，比如金、银、铜、铝等；绝缘体的电阻最大，正常曲直金属元素，比如陶瓷、塑料、橡胶；半导体介于导体和绝缘体之间，常见的有硅、锗等。

那么电阻是若何产生的呢？

咱们以常见的金、银、铜、铝这些金属导体为例，它们的里面有带正电的晶格，晶格的结构很踏实，只可在均衡位置近邻作念小范围的提醒。但金属里面的目田电子，它们是不错泛泛移动的。

当咱们给导体增多了电压之后，电子便会顺着高电压朝着低电压标的产生移动，在这个流程中就形成了电流。

目田电子在移动的流程中，有可能会撞在晶格上头，这样一来它们就会把一部分能量传递给晶格，晶格因此会产生摇荡，并在摇荡的流程中把能量变成热量，这等于电阻损耗能量的流程。

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是以普通的一个导体，之是以会损耗能量产生电阻，等于因为电子撞了晶格，在这个流程中亏欠了能量，让导体的温度升高。

随后科学家在实验的时候发现，不管任何导体，若是出现了降温的情况，那么导体产生的电阻就会减小。这是因为在降温的时候，金属晶格的摇荡会变缓，电子与晶格的碰撞会减少，能量亏欠的就会少，是以电阻也会减小。

那么把温度着落到很低的情况下，电阻会有什么变化呢？

早期的物理学家并不可惩处这个问题，因为莫得实验条目，只可依靠推测。

2、超导体的发现

直到1911年，荷兰物理学家昂尼斯液化了氦气，获取了一个4.2开尔文度的温度，稀疏于零下269摄氏度。这个温度依然相配接近实足零度，零下273.15摄氏度。于是昂尼斯用这个温度去进行实验处理了汞，也等于水银。

为什么找这个材料呢？

因为汞在常温下是液态金属，等于一个确凿莫得杂质和弱点的圆善导体。

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昂尼斯在测量汞电阻的时候发现，当温度在4.2K以上，还有0.1Ω的电阻，可是温度一朝低于4.2K，电阻就确凿测不到了，就好像蓦地之间消释了一样。

昂尼斯连续进行了实验，他把实验得到的材料制作成了一个金属环，然后给金属环上附加了电流。若是金属环有电阻，那么电流就会有损耗；可是若是金属环莫得电阻，那么电流就会一直握续下去。扫尾测量了几十年，金属环上的电流一直莫得消释。

终末昂尼斯的团队给出的论断是，即使金属环上存在电阻，那么电阻率也仅仅铜的一百亿分之一，在上头通1安培的电流，那么想要让它损耗完，需要一千亿年。

而在1913年，昂尼斯又发现了锡和铅永别在3.8K、6K的环境下，雷同出现了电阻蓦地降为零的舒畅。

于是东说念主们证据了果然存在这样一种物资景况：在温度降到了一定温度以下的时候，电阻不错无限接近于零，让导体不错超等导电、便就把这种景况定名为超导体，而这个让电阻消释的温度，等于导体的临界温度。

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昂尼斯因为这一系列的策划，被授予了1913年的诺贝尔物理学奖。

超导体它为什么这样挫折呢？咱们知说念旧例导体在使用的流程中会产生电阻，若是是长距离传输，电力损耗以至会达到50%，而若是不错使用确凿莫得电阻的超导材料来传输电流，就不错浮松好多老本和损耗，这对通盘东说念主类社会来说齐是很大的变化，是以科学家一直在针对超导材料进行多样策划。

咱们不时说电磁不分家，有电场的场所一定会有磁场。在1933年，德国物理学家瓦尔特·迈斯纳和罗伯特·奥克森菲尔德在对超导体锡单晶作念磁场测量时，发现当温度缩短到临界温度，在材料电阻消释的同期，磁感应线将不可通过超导体，会被全部排出，于是他们便把这种超导体的抗磁性舒畅称为“迈斯纳效应”。

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而零电阻和完全抗磁性便成为了超导体的两个挫折特质。

可是这个时候的超导体齐是在温度极低的环境下被发现的，是以其后的科学家们，也在赓续去尝试去寻找一些，不错在高温下使用的新超导体。

天然这里的“高温”是相对于实足零度而言的，比如像咱们之前提到的液氦，温度是4.2K，稀疏于零下269℃，要达成这个是比拟清贫的。

3、也曾发现的超导

尔其后科学家们也照实又陆陆续续发现了好多的超导体。

比如在1973年，发现的超导材料，铌锗合金，其临界超导温度为23.2K，零下250℃，这一记载保握了近13年。

1986年，好意思国贝尔实验室策划的超导材料，临界超导温度达到40K，打破了液氢的温度壁垒。

1987年，台湾科学家吴茂昆、朱经武团队发现了钇钡铜氧，它的临界温度是77K，稀疏于零下196℃，亦然首个超导温度在77K以上的材料，打破了液氮的温度壁垒。

液氮的制形老本相对液氦来说，要低廉相配多，于是实验老本一下就降下来了，这就愈加激励了对新式高温超导材料的策划上升。

2015年，德国普朗克策划所发现在150吉帕斯卡的环境中，硫化氢在203K，零下70度时就出现了超导景况，创下了新的超导温度记载，并发表在《天然》期刊。

硫化氢咱们齐很熟谙，因为它有臭鸡蛋气息，在天然界中也很常见，可是要达成其他条目太尖刻了，150吉帕斯卡也等于150万个大气压的环境，还曲直常清贫的。

其后的科学家们也陆续发现了一些新的材料，齐不错达成高温环境超导，可是雷同是需要相配高压的环境。

比如在2018年，德国化学家发现十氢化镧，在压力170GPa、250K的环境中有超导性出现。250K是零下-23℃ ，这亦然其时已知最高温度的超导体。

是以咫尺的针对超导体，常用的目标等于增大压强或者缩短温度。

为什么高压环境会让物资出现超导性能呢？

这是因为高压环境减小了材料体积，同期增大了电子浓度，使材料发生了结构相变。在高压下，气体不错压缩成液体，液体进一步压缩成固体，固体再被压缩就可能转机为金属。

科学界觉得这种新相的形成，极大增强了超导的某种互相作用，比如在表面上，氢元素在弥散高的压力下，就会变成金属氢。因为氢原子核本色上就一个质子，一朝变成金属，原子热振动的能量曲直常宽广的，足以让电子、声子耦合下，形成高临界温度的超导体，以至是室温超导体，是以金属氢一直是超导策划者们的联想材料之一。

可是要达成金属氢的压力也曲直常宽广的，起始预言需要100GPa，也等于一百万个大气压，其后觉得需要400 GPa以上。

2017年，好意思国哈佛大学在495 GPa的环境下得到了成为金属性反光的金属氢。祸害的是，他们在实验中出现了操作装假，让压着金属氢的金刚石对顶砧碎掉了，好阻扰易得到的金属氢因此消释得九霄，而于今东说念主们仍难以重迭实验条目来获取如斯高压下的金属氢。

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从1913年昂尼斯发现超导舒畅直到今天只消110年，皇冠app可是通过超导策划平直获取诺贝尔奖的科学家依然有10位，足以看出超导对于通盘科学界乃至全东说念主类的挫折性。

但也正因为如斯，以至有东说念主不吝用作秀的神气，来诈欺超导的策划来给我方增多荣誉。

比如在2020年，好意思国罗彻斯特大学的物理学家兰加·迪亚斯在泰斗期刊《天然》上发表了一项我方的策划服从，堪称我方的团队合成了一种含碳、硫、氢的化合物，并在288K的温度环境中进展出了超导性能。

288k等于15℃，这依然是常温环境了，原本是一个胆怯科学界的发现，可是很快这项策划就受到了行业内繁密大师的质疑，因为笔据迪亚斯的实验数据需要在10千帕，梗概1万倍大气压的环境下才调达成该项策划，这样尖刻的条目让莫得个任何一个团队不错重现这个服从。

随后东说念主们以至还发现，兰加·迪亚斯本东说念主屡次出现学术上的作秀活动，鉴于这些情况，《天然》期刊也在2022年撤下了兰加·迪亚斯的论文。

钱穆即吴越王，是五代十国时期吴越国的开国之君，其封地就在如今的杭州地区。史料记载，钱穆出生于一户普通的农户家中，长大学习武术并应招投军，成为了当时唐朝大将董昌麾下的偏将。在钱穆从军的几年中，他屡立战功，又被升任为镇海将军，并且在讨伐黄巢叛军的战役众以少胜多，也展现了他过人的智谋和勇猛。

此番入塞，本是一次押上后金国运的豪赌，遭到很多人的反对。

4、LK-99

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固然兰加·迪亚斯所谓的发现是一个作秀事件，可是这却涓滴莫得影响通盘科学界对超导的策划。

在本年的7月22日，韩国量子能源策划中心、高丽大学的李石培、金智勋策划团队，在预印本网站arXiv平台上发表了两篇论文，告示他们见效合成出了一种名为LK-99的材料，而这种材料在常压400 K的环境中进展出了超导体的特质。

400K等于127°C，也等于说只消在127°C以下，这种材料就将不错手脚超导体来看待，这样的一个策划服从让通盘科学界眨眼间炸锅。

固然arXiv仅仅一个调换平台，并非严格的学术机构，可是韩国团队上传的苦恼信息相配全面，包括多样实验数据，视频，以及LK-99的合成制作模范，况兼合陈模范相配浅易。

具体的操作法子是先把氧化铅和硫酸铅粉末按照1:1的比例羼杂，在725°C环境中加热24小时，生成碱式硫酸铅。

然后把铜粉末和磷粉末全部加在密封管中，在10的负三次方托的真空度下羼杂，用550°C加热48小时得到磷化亚铜。

终末把依然得到的碱式硫酸铅和磷化亚铜晶体研磨成粉末，按照摩尔比1:1的比例羼杂，雷同置于真空度为10的负三次方托的密封管中，加热至925°C，保握温度10小时，这样就不错合成出一种改性铅磷灰石晶体，也等于掺杂了铜的铅磷灰石，这等于实验的最终制品LK-99。

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之是以取名叫LK-99，是取自愿现者李石培、金智勋的涵养名字首字母L、K，以及初度发现它的年份1999年。

因为LK-99制作的模范浅易，确凿在职何一个大学的实验室齐不错达成，于是各大策划机构、高校开动尝试制作，很快就见效合成出了实验样品并对它们进行了检测。

检测的技俩等于超导材料的两个特质：零电阻和完全抗磁性。

比如华中科技大学的团队就也曾在实验中，不雅测到LK-99晶体的磁悬浮角度，稀疏于考证了它具有迈纳斯效应，也等于抗磁性，可是至于“零电阻”舒畅，咫尺还莫得不雅测到。

北京航空航天大学策划团队对合成的LK-99检测之后，发现它的室温电阻不为零，也莫得不雅察到它发生磁悬浮，进展出的进展出特征访佛半导体，而非超导体，因此对于LK-99是否存在超导性能仍尚未盖棺定论。

鉴于LK-99的影响越来越大，韩国超导协会也对李石培、金智勋策划团队提议要求，让他们提供样品来进行审核。

固然韩国策划团队快乐会提供样品，可是却莫得给出具体的时辰，只说在半年之内，鉴于以上种种，韩国超导协会示意，并不撑握将LK-99现在就称为“常温常压超导体”。

是以究竟什么情况，咱们如故需要连续不雅察跟进。

5、超导应用

咱们依然知说念了，所谓的超导体等于在某一种情况下，大约超等导电的这样一种物资，超比及完全莫得电阻时，那么不管何等远的运载、何等复杂的使用环境，它的电损耗齐是零。

在咱们今天的生存中，用到的电齐是从发电厂来的，是以发电厂和用电者之间的距离就显得相配挫折，最常见的导线材料是铜就依然有着相配惊东说念主的导电率了。可是若是有了超导体之后，不管距离何等远方，电阻齐是零，电损耗亦然零，是以就不错在最稳健的场所栽种发电厂，以至连风能、太阳能这些清洁能源齐不错更好的诈欺。

而除了电力运载除外，超导雷同也不错被应用在电力的存储上头，比如咱们日常生存顶用到的不管是家用电器、新能源汽车、乃至手机、电脑，他们用到的电板齐带有损耗。

若是不错用超导体制成电板，那么电力将会被历久保握，不管使用多久齐不会被消释，不错完全诈欺，电力能源就此不错打破时辰、空间的枷锁，重组出一整套的完整新系统，让东说念主类斯文在日常的生存中完成一个质的飞跃。

天然了，这样一来那些依靠现在电力产业链赢利的东说念主，不管是分娩煤炭的、作念电线的、造发电厂的，他们将会濒临通盘行业的校阅，以至会有好多东说念主因此失去责任。

可是这等于东说念主类斯文进化的标的，因为电力损耗减少，那么沾污就会减少，因此超导体亦然通盘电力系统最联想的东西，若是领有了它，那么通盘电力系统就圆善了。

除了电力系统，常温常压超导体还不错被用在磁悬浮列车之上，这等于诈欺了它的抗磁性，咫尺咱们熟知的高铁，北京到上海最快的速率是350千米每小时，需要快要6个小时。

超导磁悬浮列车到底有多快呢？科学家有一个很斗胆的见解，若是把这个磁悬浮的轨说念放在真空管说念里面去，这个时候莫得空气阻力，速率至少能达到3000千米每小时以上，从北京到上海只消半个小时。

这是一种什么速率？比音速的1200千米每小时快了2倍多。

除此除外，超导体还不错用于蓄意机芯片界限，因为咱们咫尺的电脑芯片在在运作时会产生无数热量，因此在设计的时候需要推敲到散热功能。可是若是不错用超导体来制作芯片，超导体在使用时完全不产生热量，那么就不错泛泛设计芯片的结构和大小，这样不管是算力如故造型上，齐将打破咱们咫尺物理寰宇对蓄意机的一些为止。

除了咱们上头提到的这几个应用场景，室温超导材料还可用应用的界限包括可控核聚变、核磁共振，以及被称为是下一个纪元的量子蓄意时期。

尾声

在东说念主类斯文发展的历史上，阅历了数次的工业立异：从18世纪60年代开启的蒸汽时期、到19世纪后半期的电气时期。再到20世纪70年代以来，以原子能、电子蓄意机生物工程等发明和应用为主要象征的科技时期。

东说念主类每一次阅历过新的立异之后，齐会极地面普及全社会的分娩服从，最终达成了从传统农业社会转向当代工业社会的改换，使通盘东说念主类斯文样貌发生了天崩地裂的变化。

咱们现在则是处于第四次工业立异，它涵盖了东说念主工智能、物联网、大数据、自动化、生物技能等多个界限，强调数字技能和物理技能的交融。因此也被称为\"数字立异\"或\"智能立异\"。

而对于超导材料的策划与开拓，毫无疑问是第四次工业立异的挫折课题，若是室温超导技能成为实验，咱们的改日将会打破现在所有的贯通。

遐想一下：咱们在在家中不错睡在一张飘摇在空中的床上，生存顶用到的所有电子产物，不再需要充电，当咱们走出房间，看到的是漫天飘摇的城市、汽车，而这一切的能源开首，全部是清洁的风能、太阳能，以至是由原料充足、性能优异、安全可靠的可控核聚变产生。这将会是一幅何等精巧的生存画面。

固然这些看起来离咱们很远，因为不管是LK-99，如故别的室温超导技能，咫尺还处于策划和开拓阶段，可是我确信所相对于超导的遐想画面，改日齐将达成，因为这是东说念主类斯文进化的势必扫尾。

心中有念，指尖有温，我是墨代王朝，咱们本期的节目就到这里，感谢环球的不雅看，让咱们下期重逢。

（全文完，谢谢不雅看，图片来自齐集）公众号：墨代王朝