电气装置

超导材料一旦问世,人类将迈向第四次科技革

发布时间:2024/1/12 14:57:32   

两位科学家发现了超导材料,科幻中的场景将走出银幕来到现实,人类科技文明可直接燃爆下一次工业革命!

继韩国科学家宣布发现室温常压超导材料之后,目前中、美、俄的实验室复现出了韩国科学家论文中的部分实验成果。

关于超导材料先不论真伪,若韩国科学家发现的这个材料。最终被科学界验证成功,给他们颁发诺贝尔奖都将成为所获得的小奖项。这个超导材料,若一旦成功,这个发现就可以改变全人类。

什么是超导材料?

超导材料是指,它自身具有在一定的低温条件下呈现出电阻等于零,还能排斥外界磁力线的性质的材料。

目前已有发现,有28种元素和几千种合金和化合物可以成为超导体,至于制造过程目前还没有任何机构拿出实物供人们参考,几乎还处于理论阶段。而超导材料可根据临界转变温度可分为低温超导、高温超导、室温超导等不同类型。

以室温超导为例,简单地说,在常温下所有导电的导体都存在着电阻,而超导材料意味着电流经过它是没有能量损耗的,并且自身就像是带了保护罩一样可以抵挡外界磁场的影响。

如此一来自身产生的磁场就超级强,强到什么程度?就像影视剧中阿凡达异星世界中漂浮在天上的岩石山体,就是受到这种磁场的影响。剧中携带着高科技设备的人类正是为了开采室温的超导矿石,才侵略潘多拉星球。正是因为三体里的设定,人类要想突破自身的科技封锁,首要就是突破常温超导材料,然后制作出可控核聚变装置。

可控核聚变一旦诞生那可太伟大了,人类从此不再担心能源危机,一台小型设备就可以满足一个家庭的正常用电消耗。而韩科学家这个发现对于目前科技算得上太逆天的存在。

人类在过去的一个世纪里,所研究超导材料,总是受限于温度、原材料、制作工艺等系列问题,最头疼的还是成本问题。而根据韩研究人员的论文所述,他们不仅发现在常压室温之下就可以实现超导性能的材料,并且合成方法简单到离谱。例如,固相反应法、溶胶-凝胶法、化学气相沉积法、电化学沉积法等。其中钇钡铜氧超导材料的制备方法是,将原料经过预烧后,再经粉碎,最后在高温下烧制,便得到片状成品。

如果采用熔融织构法就可制成适用于大电流、强磁场的块状超导材料。根据韩研究员称,这个方法已经简单到只要是条件齐全的化学实验室,连高中生都能够做出来的程度。

自第二次工业革命后,人类以极快的速度迈进了电气时代,今天人类文明最核心的技术就是对于电的操控。

那么问题来了,如果这种材料真的能够实现常温常压下的超导,制备方法又如此简单,那必然是全球很快就能大规模应用,它会带来什么影响?就如电池用上室温超导材料,此刻电阻为零,那么电在传输过程当中不会因为发热而造成能量损耗?因为电阻为零,一块电池的续航能力将会大大提升,电动新能源汽车似乎在电池这一块就再也没有技术短板了,燃油汽车将彻底终结。

同时,又因为常温超导材料自身有超级强大的磁场,磁悬浮技术的应用成本也会随之降低,磁悬浮轨道交通将大面积应用不在话下,甚至在未来几十年内出现磁悬浮单人交通工具,那时自己的座驾不再有轮子后还能在路上飞驰。

再比如可控核聚变,因为它的反应温度超过一亿度,目前地球上确实没有任何一种材料能够承受这样的高温。所以理论上需要用到强磁场来把聚变反应约束起来,瞬间就可以解决掉在过去的可控核聚变研究中的难题。

在没有磁场的约束下,能量消耗本身就超过了核聚变产生的能量,等于设备发出的电比消耗的电多,那这样可控核聚变就亏本了。目前人类正努力以一种环形装置来约束核聚变反应,它的主要设备以一个能产生足够强的环形磁场的装置为主体,这种装置也被称作为“托卡马克装置”。这是目前被科学家们统一认为在没有新科技之前的最佳可控核聚变的装置类型,这个装置的形状类似于一个巨大的真空轮胎,中间为中空结构,可用于放置核燃料。

但若有了常温超导,托卡马克装置的一些建造难题将迎刃而解。

若直接用常温超导材料,首先就可以让电场%转化成磁场,核聚变实现难度大大降低。可控核聚变一旦实现,人类将有取之不尽的电能源。当电能多到外溢时,可将用电能转换为光能,这时只要有淡水资源的地方就可以实现二十四小时不间断农作物生产,届时人类面临的粮食危机也将不会存在。

在流浪地球二中,出现的太空电梯大家不难看出,它依然用的还是钢缆,如果使用室温超导材料它的性能和安全性将得到很强的提升,钢缆首先将不会存在。地面基站用上可控核聚变发电站后,可源源不断地生产电能分配至全球用电设备上。太空电梯设备此时传导的电力因为导体电阻为零,产生巨大磁场,可轻松地推着电梯往太空走,人类将会逐步进入低成本探索宇宙的新时代。加上量子计算机用上了常温超导材料,也就不需要在低温环境下工作了,算力瓶颈也就从此突破,计算技术将会迎来大爆炸。

超导技术竟然有这么强悍,如果有一天最终证实这个材料不能够室温超导怎么办?那岂不是白高兴一场?答案是并不会出现这类情况。

首先这个这次引爆全球科学界的材料属于偶然发现,最早是由韩国两个研究人员年在实验室里做其他实验时发现的结果。两位研究员的导师是韩国高丽大学化学系的创始人,早在年就提出过新的超导理论,由于当时与主流理论背道而驰,被学术界将这一理论阻挡在了门外。

两位研究人员在年成立研究所后,未曾忘记继续研究这种材料的想法,当时因为各种原因这项研究基本处于停滞状态。

时间来到医院去世前嘱咐一定要将这项研究继续下去。两位研究员在坚持这项研究的路并不顺利,在社会中寻求帮助更多是迎来的讽刺。

研究人员自年第一次发现材料具有微弱的抗磁性,到现在发现材料能够抗磁跳变,并且在最近几年发现它很有可能具有超导性。

两位研究员耗时二十余载,数几千次的实验,而综合目前世界学术界研究人员们的共同发现,就算最终这个材料被证明不具有超导性,但是起码也能够在常温下抗磁,至少它是目前科学界认可的抗磁材料。科学的道路与英雄主义不同,它只是一个平凡的个体在无数次失败中换来的进步成果,直至今日不知还有多少人在默默中推动着科技前行。



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