科学家为什么热衷于研究超导?超导材料到底有什么用?“如果超导材料能实现大批量生产,生活中一切用到电和磁的地方都可以用到超导体。”罗会仟举例说,比如输电,为了减少输电的损耗,只能加几千伏上万伏的电压,即使这样还是会有大约15%的损耗。如果用超导,就不会存在能量衰减。“不要小看这15%的损耗,这意味着人类在使用地球能源上,可以多用一二百年。”
在现有条件下,超导态目前只能在低温或非常高的压力下实现,成本较高且应用场景非常有限,这也激发了科学家寻找更高温度超导体的热情。
目前已知的超导,必须要在超级低的温度下才能实现。就算是所谓的高温超导材料,这个“高”也只是高到-100℃左右,还得借助沸点为-196℃的液氮。
“从应用角度考虑,只有提高了它的临界温度,我们才可以不依赖那些低温设备,应用超导材料的成本才会大大降低。”罗会仟解释。
从研究到应用还有漫长的路
日常生活中,我们已经“不知不觉”用上了一些超导材料的产品。“医院做核磁共振的设备就是一个大超导线圈。医生可能会问你,要做磁场为1.5特斯拉还是3特斯拉的检查?磁场强度越高,核磁共振成像能看的东西就越清楚。”罗会仟透露,现在科学家们正在攻关14特斯拉的核磁共振设备,如果实现的话,可以让核磁共振图像达到亚微米分辨率。在这个尺度上,能看清楚人类大脑神经元。
罗会仟还谈到,超导材料在可控核聚变领域的应用也颇具价值。“如果有非常大的超导磁体来约束核聚变,那将是一件造福全人类的事——能够真正实现清洁、低损耗、高性能的发电,从而改变能源结构。”
当梦想照进现实,到底有没有可能实现室温超导?罗会仟直言,即使这项研究被证实是可重复的,应用也没有那么简单,会有很长的路要走,甚至有可能走不通。“超导材料的应用非常复杂,临界温度、临界磁场和临界电流密度都很重要,三个参数都要高,才能具备大规模应用的基础。即使有了常压室温超导体,我们还希望它是一个类似具有金属延展性和韧性的材料。” |