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室温超导托起现实中的哈利路亚山-【新闻】

发布时间:2021-05-28 13:45:07 阅读: 来源:轻质隔墙板厂家

室温超导托起现实中的哈利路亚山

到那时,你或许可以用超导磁悬浮技术在云彩之中练瑜伽或在悬空的“白云”沙发上酣睡,那是何等地惬意和美妙

⊙罗会仟

科幻电影《阿凡达》中最令人难忘的场景,莫过于一座座悬浮在云端的哈利路亚山。电影中解释道,因为山中蕴藏着一种叫做Unobtanium的神奇室温超导矿石,它借助母树附近的强大磁场悬托起了山。

那么,我们现实中的地球是否存在室温超导体呢?

超导,顾名思义就是超级导电。超导材料具有许多独特的电、磁、热等物理特性,其中最典型的就是当降到足够低温度(该温度点称作超导临界温度)的时候,超导材料的电阻会突然变为零。

如果将超导体置于磁场环境下,超导感应电流的存在将使超导体内自动形成一个如“金钟罩”、“铁布衫”一样的屏蔽磁场,这便是超导体的另一种特性——完全抗磁性。一块见方大小的超导板甚至可以悬浮起重量级的相扑选手。

超导材料具有如此奇特的物理性质,它们很罕见吗?

其实生活中处处都是超导材料,因为元素周期表中的大部分单质金属元素都是超导体,如铝、钙、锡、铅等,一些非金属材料在高压下也是超导体,如硅、硫、磷等。

可是生活中却很少用到它们的超导特性,问题在于要实现超导,就必须将温度降到超导临界温度之下。遗憾的是,金属单质和合金超导体的临界温度都低得可怜。

例如1911年发现的第一个超导体——金属汞的临界温度在4K(热力学温标,相当于-269℃)左右,可以说它已经接近宇宙中的最低温度——绝对零度0K(-273℃)。

直到1986年以前,科学家发现的最高临界温度的超导体是Nb3Ge(中文名铌三锗),也仅为23K(-250℃)。要达到如此低的温度,用空调、冰箱来制冷是绝对不行的,它们顶多到-100℃左右,这需要依赖昂贵的液氦来制冷,就算在科研实验中也存在诸多局限,更何况大规模应用到生活中。

功夫不负有心人,1986年,IBM的工程师柏诺兹和穆勒在La-Ba-Cu-O陶瓷材料中发现了35K(-238℃)的超导电性。

随后,华人科学家朱经武、吴茂坤以及中国科学家赵忠贤等人发现了具有93K(-180℃)超导的Y-Ba-Cu-O体系。最终,这类铜氧化物超导体最高临界温度提高到了165K(-108℃)附近,从而被称为高温超导体(这里的高温,只是相对常规金属超导体的低超导临界温度而言的)。

高温超导体的临界温度迈入了液氮温区,大大降低研究和应用成本。为寻找到更多更适合应用的超导材料,科学家加快了超导探索的脚步,陆续发现了许多超导新家族。

如今,超导体的种类覆盖各种金属、合金、非金属化合物、氧化物,乃至有机物等多种物质形态,似乎暗示“条条大路通超导”。人们对室温超导体的发现更加充满期待和厚望。

从理论上,已经预言在极端高压下的氢元素将变成金属态,它就极可能是室温超导体。

相信在不久的将来,现实中的哈利路亚山——室温超导体也许不再是梦想。到那时,你或许可以用超导磁悬浮技术在云彩之中练瑜伽或在悬空的“白云”沙发上酣睡,那是何等地惬意和美妙。

(作者系中科院物理研究所理学博士 本文摘编自蝌蚪五线谱网站)

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