当前位置首页 > 教育资讯

高温超导假如真的实现了会怎么?

更新时间:2023-10-17 文章作者:佚名 信息来源:网络整理 阅读次数:

超导是一种神奇的化学现象,指个别材料在高温下内阻消失,电压可以无耗损地流动。假如就能实现超导,这么我们就可以制造出强悍的磁极、高效的输电缆线、先进的电子元件等等,为人类社会带来巨大的改革。Yfm物理好资源网(原物理ok网)

但是,目前已知的超导材料都须要在极低的气温下能够工作高温超导,例如液氦(4K)或则液氮(77K),这样就须要花费大量的能源和设备来维持冷却,限制了超导的广泛应用。为此,科学家们仍然梦想着才能发觉或则制造出在温度下才能超导的材料,也就是所谓的低温超导。Yfm物理好资源网(原物理ok网)

低温超导是一个历史悠久而又饱含挑战的研究领域。从1911年超导现象被发觉到1957年高温超导机理被解释,科学家们仍然觉得超导只能在高温下出现,且临界气温不可能超过40K。直至1986年,两位法国化学学家发觉了一种新型的铜氧化物陶瓷材料,在35K时才能超导,打破了传统的认知。她们因而获得了1987年诺贝尔化学学奖。Yfm物理好资源网(原物理ok网)

高温超导材料_高温超导_高温超导是多少度Yfm物理好资源网(原物理ok网)

这个发觉引起了全球范围内的低温超导热潮,许多科学家纷纷投入到新型超导材料的探求中。很快,印度华人数学学家朱经武和中科院化学所赵忠贤等人将钇钡铜氧化物系列材料的临界体温提升到了90K以上高温超导,突破了液氮湿度(77K)的障碍。这意味着人们可以用更实惠和更容易获得的液氮来制造和维持超导状态,大大增加了成本和难度。Yfm物理好资源网(原物理ok网)

此后,又有多种新的低温超导材料被发觉或则合成,例如铊钡钙铜氧系、钛钡钙铜氧系、铁基化合物系等等。目前已知的最高临界气温是164K,在汞钡钙铜氧系材料中,在高压下实现。并且这种材料都有一个共同的问题,就是它们都是陶瓷类材料,不易加工成复杂的形状和结构,也不耐受强磁场和机械挠度。因而,它们在实际应用中还面临着好多困难和挑战。Yfm物理好资源网(原物理ok网)

更重要的是,低温超导的机理至今还没有被完全阐明和理解。与高温超导不同,低温超导不能用传统的BCS理论来解释。BCS理论觉得,在高温下,电子之间会通过声子(晶格震动)的介导而产生库珀对,这种库珀对之间的互相作用会造成内阻消失。并且在低温超导材料中,声子的能量太低,不足以形成这样的疗效。因而,科学家们提出了许多其他的理论模型,例如共振价键理论、自旋波动机制、层间耦合模型等等,企图解释低温超导的奥秘。Yfm物理好资源网(原物理ok网)

高温超导_高温超导材料_高温超导是多少度Yfm物理好资源网(原物理ok网)

#春天生活图鉴#近些年来,低温超导研究又有了一些新的进展和突破。2014年,长春学院崔田院士通过估算预测,在200GPa高压下,甲烷的超导临界气温在191K至204K之间。这个结果很快被丹麦马普所的等人通过实验否认,她们获得了临界气温为203K的甲烷,干冰温区(195K)被突破了。但是,这个结果是在高压下形成的,实用价值不大,但还是十分激奋人心。Yfm物理好资源网(原物理ok网)

另一个被预言具有神奇超导性的材料是金属氢。理论预测甲烷在极高的浮力下可能弄成类似金属的导体,也就是金属氢,它不仅是一种高能雷管之外,还极有可能是一种温度超导体。这就是为何人们对它趋之若鹜的缘由。2017年,耶鲁学院声称成功制造出金属氢,但此后又说样品遗失了。目前金属氢的存在性还没有得到公认。Yfm物理好资源网(原物理ok网)

2018年,MIT麻省理工大学博士曹原三天之内在刊物上连续发表两篇文章,阐述了单层石墨烯在重叠角度为1.1°时,会形成超导现象。其实其临界气温只有1.7K,但这是首次发觉超导行为与结构这么非常的对应关系,这一发觉开辟了超导化学乃至汇聚态化学研究的新方向。Yfm物理好资源网(原物理ok网)

2020年,考文垂学院的朗加·迪亚斯(RangaDias)团队合成了含碳甲烷系统(),在267±10GPa的压力下,最大临界气温达到287.7±1.2K(约15℃),致使超导临界气温首次达到温度。但是这篇论文后来受到了刊物撤稿。Yfm物理好资源网(原物理ok网)

2023年,该团队声称在一种由氢、氮、镥组成的材料中实现了温度超导,且压力相对较低,约(约大气压力的10000倍),远高于在温度工作的超导一般所须要的数百万个大气压。这一成果导致了全球科学界和媒体的关注和讨论。Yfm物理好资源网(原物理ok网)

其实,低温超导是一个饱含潜力和挑战的领域,它涉及到物质结构和性质的深刻规律和机制,也有着宽广的应用前景和社会价值。假如才能真正实现低温超导,并将其应用于各个领域,这么人类社会将会发生翻天覆地的变化。我们可以想像一下,假如有了低温超导,我们就可以:Yfm物理好资源网(原物理ok网)

其实,这种都是理想化的构想,要实现它们还须要克服好多困难和挑战。低温超导的理论基础还不健全,材料的制备和加工还不成熟,应用的技术和设备还不健全。并且,正是这种困难和挑战迸发了科学家们不断探求和创新的动力和热情。我们相信,在不久的将来,低温超导将会从实验室迈向现实,为人类带来更美好的未来。Yfm物理好资源网(原物理ok网)

发表评论

统计代码放这里