韩国室温超导研究再现突破,这次真的能改变能源格局吗?

韩国室温超导研究目前并未取得可靠突破,即便未来实现也需克服诸多挑战才能改变能源格局 

韩国室温超导研究的现状

争议与质疑‌:

2023年7月,韩国研究团队发布论文,声称合成了全球首个常压室温超导材料LK-99,临界温度为127℃。然而,这一消息迅速引发了科学界的广泛争议和质疑。

南京大学物理学院教授闻海虎等专家表示,从电阻、磁化和所谓的磁悬浮三个方面来看,LK-99都不足以说明它是超导现象。

全球多个研究团队尝试重复实验,但均未能观察到室温超导的现象。

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后续进展‌:

尽管有研究团队声称合成了LK-99并进行了初步测试,但结果均未能证实其超导性。

韩国超导学会宣布成立“LK-99验证委员会”,但目前仍未有确凿证据证明LK-99是室温超导体。

室温超导对能源格局的潜在影响

电力传输‌:室温超导技术能够在常温下实现超导态,使电力得以零损耗传输。这将极大提高电力传输效率,改变人类的能源格局。

储能技术‌:室温超导材料的出现为储能技术带来了新的可能性。超导磁能储存系统(SMES)利用超导材料的特性,可以实现高效的能量存储和释放。

电动交通工具‌:室温超导材料的应用将为电动交通工具提供更高效的动力系统,提升电动汽车的续航能力,推动电动交通工具的普及。

面临的挑战与不确定性

材料稳定性与可重复性‌:目前尚未实现可靠和稳定的室温超导材料。室温超导需要找到能够在室温下保持超导性质的材料,并且需要解决材料的制备、稳定性和成本等问题。

科学验证与认可‌:在科学上被广泛接受和认可前,还需要同行进一步严格和独立的验证。此外,科学界还必须重复复现,以确认这一发现的可重复性和可靠性。

实际应用与成本‌:即便实现了室温超导,还需要考虑其在实际应用中的可行性和成本。例如,超导材料的制备工艺、大规模生产能力以及与其他技术的兼容性等问题都需要解决。

室温超导材料有哪些候选者?

氢化硫化物(H₃S)‌:在高压条件下,H₃S表现出较高的超导转变温度,约为-70℃,是迄今为止发现的超导转变温度最高的材料之一。尽管仍需要极高的压力,但该研究为实现室温超导提供了思路。

氢化镧(LaH₁₀)‌:在极高压力下,LaH₁₀显示出超导转变温度约为-23℃,这一发现给了人们希望,表明在合适的条件下,室温超导是可能实现的。

铜基和铁基超导体的二维形态‌:传统的铜基和铁基超导体在较低温度下显示出超导性质,但近年来,研究人员发现将这些材料制备成二维形态后,其超导转变温度得到了提高,这促使人们继续深入研究二维超导材料的性质,寻找更高温度的超导转变。

有机超导体‌:有机超导体是一类基于碳和氢等有机分子构成的材料,虽然目前的有机超导体通常在较低温度下工作,但它们具有相对较高的超导转变温度。例如,中国科学院深圳先进技术研究院集成所光子信息与能源材料研究中心钟国华副研究员与其合作者在有机超导体研究领域取得新进展,通过实验制备表征和理论模拟相结合的办法成功揭示了钾金属掺杂的五联苯有机化合物是一个新的超导材料,其超导电性约为7K。此外,在钾金属掺杂的三联苯和四联苯体系中已发现了超过120K的超导现象,因此含苯型有机化合物被给予厚望。

碳基超导材料‌:华为与南京大学合作的碳基超导项目已在250K观测到迈斯纳效应,为室温超导的研究提供了新的方向。

镍基超导材料‌:薛其坤院士领衔的团队采用自主研发的“强氧化原子逐层外延”技术,成功合成了高质量的(La,Pr)₃Ni₂O₇外延薄膜,并同时观测到了零电阻与完全抗磁性两项超导体的标志性特性,为室温超导的研究提供了新的候选材料。