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韩国研究团队近日发表的常温常压超导体“LK-99”研究成果近日引爆全球,影响力甚至超越学术圈,成为众多网友讨论的话题。 而日前,美国国家实验室经过计算机模拟证实“LK-99理论上具有超导性”,这让外界再次感到兴奋。 不过,“LK-99”的结果能否成功重现仍存在悬念,科学家们仍在努力进行实验。
所谓超导性是指电流通过时不存在因任何电阻而产生的损耗,导体的电阻为零。 超导体是一种可以在没有任何电阻的情况下传输电流的材料。 由于零电阻,它可以产生超强磁场,而不会过热或消耗大量能量。
超导性是一种普遍存在的特性,通常发生在极低的温度或高压下,并且不限于特定元素或材料类型。 迄今为止已经发现了各种超导物质,包括金属元素、含金属化合物、非金属元素、非金属化合物……很多物质在普通条件下是完全绝缘的陶瓷,只有在非常特殊的环境下才表现出超导特性。
过去,要实现材料的超导,光是环境维护的成本就非常高,所以这次“LK-99”材料的常温常压超导性引起了如此多的关注。
现实生活中普遍存在的普通导体,如铜、铁等金属材料,当电流通过时,由于电阻的存在,电子在行进的过程中会与原子发生碰撞。 这时电子会损失一些能量,导体也会产生热量。 如果热量太大,则会损坏导体或形成的电路。 这一特点制约了电子工业的进一步发展。
然而,迄今为止所有已知的超导体都必须在低至-100摄氏度的温度和比大气压高10万倍的极端压力下具有超导性。 这些限制使得维持超导特性变得极其昂贵并且对于大规模应用来说是不切实际的。
如果室温超导能够实现,可以帮助解决世界能源问题,并为制造速度更快的计算机、超灵敏传感器等奠定基础,具有巨大的工业和科学价值,例如制造无线电通信的频率滤波器,或者在粒子加速器中进一步加速带电粒子,探索宇宙的奥秘等。
对于“LK-99”,知名苹果供应链分析师郭明錤评论称,常温常压超导体商业化尚无可见性,但如果未来能够成功商业化,将具有巨大的潜力。对计算机和消费电子领域的产品设计产生积极影响。 破坏性影响。 计算器和消费电子领域的技术和材料创新都是为了实现高速计算、高频高速传输、小型化等,而超导(电阻消失)特性将颠覆现有的产品设计和材料/技术采用,如:不再需要散热系统、取代光纤/高端CCL(覆铜基板)、降低先进制造门槛等,让即使是小型移动设备也能拥有媲美的计算能力到量子计算机。
在半导体产业链中,超导现象的应用也将是一大福音。 因为目前的半导体制造过程需要消耗大量的能源,比如台积电和三星的先进晶圆制造过程都需要消耗电力。 预计2025年台积电的电力消耗将占台湾总电力消耗的12%。如果超导技术可行,将大大减少晶圆厂能源。 消耗。
值得一提的是,近20年来,一些研究团队陆续声称发现了可以实现近室温超导的材料,但大部分实验无法复制,难以经受后续的各种测试。 2020年10月《自然》杂志封面上,罗切斯特大学物理系助理教授兰加·迪亚斯(Ranga Dias)的研究团队发表了一种碳质硫氢基固体分子。 该材料在约 15 摄氏度和约 10 压力下表现出超导性。 不过,兰加·迪亚斯随后因涉嫌数据篡改而被撤回。
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