界面新聞實習記者 | 蔣習 金秋野

時隔六個月，美國研究團隊再次宣稱獲得室溫超導技術新突破，引爆了物理圈。

3月7日，紐約羅徹斯特大學物理學家Ranga Dias及其團隊在拉斯維加斯舉行的美國物理學會會議上宣布，在室溫超導領域取得重大突破。

Dias團隊稱，通過使用由氫、氮和镥制成的新材料，可以在1GPa壓強條件和294K（即21攝氏度）的常溫條件下實現超導特性。該研究成果已發表在英國《自然》雜志上。

室溫超導即在常溫條件下實現的超導現象。按照凝聚態物理學標準，室溫指300K（27攝氏度）。日常所說的室溫，范圍則相對較廣。

超導即超級導電，這一現象是指電流可以在材料中零電阻通過，且具有完全抗磁性。一般情況下，材料在較低的溫度下才能進入超導狀態。

1911年，荷蘭物理學家昂內斯將汞降溫至4.2K（即零下269攝氏度）后，發現超低溫下汞材料的電阻降低為零。超導材料和超導技術應用前景廣闊，包括電力、高能粒子加速器、磁懸浮運輸、受控熱核反應、儲能等。

因為沒有了電阻，意味著電流在傳輸過程中沒有損耗，電線兩端不需要變電站進行電壓控制，就能實現電流快速傳輸。

因此有觀點認為，若常溫超導成為現實，特高壓輸電技術將被取代，徹底顛覆目前的輸電模式。

特高壓電網是指1000千伏及以上交流電網或±800千伏及以上直流電網，為遠距離、高電壓等級輸電線路，具有大容量、高效率的特點，其中關鍵設備之一是設立特高壓變電站。目前，中國特高壓輸電技術位居世界前列。

“常溫超導如果真的實現，那就太厲害了。”一位電網業內人士對界面新聞稱，“但Dias團隊目前實現超導的條件是1萬個大氣壓，這和超低溫的要求相比，并不輕松。”

1萬個大氣壓相當于十萬米水深處的壓強。地球海洋深度最大地方是馬里亞納海溝，深度僅1.1萬米。

但有不愿具名的華人科學家對界面新聞稱，1萬個大氣壓的壓強，在很多條件下可以實現，比如油壓機，很多實驗室也可以達到這一壓強。

“技術顛覆性不會來的這么快，全面替代為時過早。” 中國科學院物理研究所研究員羅會仟在一場線上采訪上則對界面新聞表示，1萬個大氣壓的條件仍然很高。

此外，室溫超導技術或材料想要實現應用，成本是非常重要考量因素。“要替代現有電網，成本要很低才行。”羅會仟稱，目前國內的高壓輸電技術已經非常成熟，暫時不會被替代。

“理論離工程應用還很遠。”多位電網人士也對界面新聞稱。

羅會仟表示，基于目前的高壓合成測量技術，室溫超導材料的樣品產量非常低，且常壓下不一定穩定，室溫超導不可能有大規模的應用。如果未來不需要高壓即可合成超導材料，即使溫度沒有真正到室溫，在接近室溫情況下，用途也將非常廣。

羅會仟認為，相比于替代長距離特高壓、超高壓輸電網，在城市大廈中率先使用超導電纜，更為現實。

2021年9月28日，中國首條自主研制的新型超導電纜在深圳平安金融中心投入使用，這也是全球首個應用于超大型城市中心區的超導電纜，標志著中國已全面掌握新型超導電纜設計、制造、建設的關鍵核心技術。

據南方電網介紹，這條直徑僅17.5厘米、長400米的高溫超導交流電纜，數倍于常規電纜的電量輸送能力。

羅會仟指出，以平安金融中心為例，未來大城市的輸電可像管道一樣埋在地下，發電廠到城市依舊使用高壓電網，這樣城市上空沒有輸電線，此種情況可能可以實現。

羅會仟還表示，超導體還可能應用于超導接頭，使得很多大功率運行的設備會更加安全和穩定。

因超導材料可以實現強大電流，進而產生超強磁場。也有觀點稱，常溫超導實現后，實現核聚變的托卡馬克裝置，將不要使用液氮冷卻裝置，將極大促進可控核聚變的發展。

核聚變被認為是解決人類能源需求的終極方案。與目前廣泛應用的核裂變相比，核聚變不產生核廢料、輻射少、不產生有害及溫室氣體，更為清潔、高效和安全。

實現核聚變發電的難點包括如何實現上億度點火和穩定長時間約束控制。

一位不愿具名的核電業內人士對界面新聞稱，要實現核聚變，溫度、密度和約束時間是三個關鍵因素。若實現室溫超導，就可以實現約束密度平方級增加，核聚變實現難度大幅降低，人類實現聚變能量應用的前景會提前實現。

“從科學界看，室溫超導技術的突破振奮人心，存在很大價值。”一位核聚變領域的專家則對界面新聞稱，但目前室溫實現超導，還需要很高的壓力，尚處于研究領域，談不上應用。

該人士稱，1GPa壓強條件，完全超出目前托卡馬克裝置所能提供的環境。如果說，托卡馬克裝置能提供這個環境，那必定要消耗巨大的成本，最后產出的電具不具備性價比，是值得考慮的問題。

羅會仟表示，核聚變研究難度會大很多。目前核聚變使用最多的超導材料是鈮鈦線，下一步突破是鈮三錫材料。但鈮三錫材料經過升溫、降溫的過程，在強磁場下性能退化速度快。

“盡管超導核聚變技術已經發展了多年，但要真正實現發電還需要繼續努力。”他說。

他認為，即使實現了核聚變，使用的磁體依舊以傳統超導磁體為主，并不是今天的室溫超導磁體。“這些室溫超導磁體的應用，那可能是幾十年以后的事情了。”羅會仟稱。