科技革命or噱頭？常溫超導(dǎo)對(duì)線材有何影響？

見證歷史了?韓國(guó)科研團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)常壓室溫超導(dǎo)體LK-99晶體，該材料將引發(fā)一場(chǎng)科技革命還是噱頭?對(duì)磁性材料又有何影響?

剛進(jìn)入8月份的第1天，中美俄的實(shí)驗(yàn)室同日復(fù)現(xiàn)出了LK-99超導(dǎo)晶體。美國(guó)超導(dǎo)股票一路狂飆，各路媒體更是紛紛奔走相告：這個(gè)世界要變天了!

這一切都是源于韓國(guó)科研團(tuán)隊(duì)在7月22日發(fā)表的一篇論文，他們宣稱自己發(fā)現(xiàn)了常壓室溫超導(dǎo)體LK-99晶體，在正常大氣環(huán)境下可在127攝氏度以下實(shí)現(xiàn)超導(dǎo)。

△超導(dǎo)材料

超導(dǎo)體又稱超導(dǎo)材料，是指在某一溫度下，電阻為零的導(dǎo)體。但超導(dǎo)材料只有在超自然極端的超低溫條件下才會(huì)實(shí)現(xiàn)零電阻，限制了在實(shí)際中的應(yīng)用。

有觀點(diǎn)認(rèn)為，LK-99超導(dǎo)晶體如果屬實(shí)，實(shí)現(xiàn)常溫超導(dǎo)體的制備會(huì)直接顛覆這個(gè)世界，將象征著人類第四次工業(yè)革命的開啟。

如果人類真的制造出了常溫超導(dǎo)體，這意味著所有和電有關(guān)的設(shè)備，如電動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)、變壓器等器件，使用超導(dǎo)材料后性能都會(huì)暴增。在能源革命發(fā)展得如火如荼的當(dāng)下，使用超導(dǎo)材料，光伏、風(fēng)電的能源可以遠(yuǎn)距離傳輸，電價(jià)大幅下降，超導(dǎo)對(duì)整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈都是一場(chǎng)顛覆性變革。

那么，室溫超導(dǎo)對(duì)磁性元器件有何影響?針對(duì)這一話題，《磁性元件與電源》記者同時(shí)連線了多位科研教授和業(yè)內(nèi)材料專家。

微碩電子軟磁材料專家譚福清說(shuō)道：“室溫超導(dǎo)的發(fā)現(xiàn)可以說(shuō)是一場(chǎng)技術(shù)革命，如果為真，以后電力傳輸、電機(jī)等都不耗能了，電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能效率100%。以后變壓器的損耗就只有鐵損，也就是磁芯的損耗，損耗會(huì)大大降低?！?/p>

一直以來(lái)，降低損耗與電子變壓器選擇的線材(三層絕緣線、多股絞線、絞線三層絕緣線、四層絕緣線、膜包線級(jí)膜包壓方線等)與磁芯、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、工藝等多種因素有關(guān)系。

就線材而言，其損耗與導(dǎo)體(銅)材質(zhì)的純度、線材的結(jié)構(gòu)等有密切關(guān)系，尤其是電源高頻化后，趨膚效應(yīng)會(huì)更嚴(yán)重。以當(dāng)前新能源產(chǎn)業(yè)使用越來(lái)越多的絞合絕緣線為例，線徑越來(lái)越小、股數(shù)越來(lái)越多，增加了繞制、焊錫的難度和成本。而超導(dǎo)材料線材零電阻的特性，可讓線材實(shí)現(xiàn)零損耗的同時(shí)大大簡(jiǎn)化生產(chǎn)工藝，全面替代現(xiàn)有線材產(chǎn)品生態(tài)。

浙江大學(xué)電氣工程學(xué)院王正仕教授認(rèn)為：“常溫超導(dǎo)對(duì)磁元件的體積(窗口空間)和繞組線材影響很大，電感變壓器繞組可以用超導(dǎo)線材替代以降低損耗?！?/p>

浙江工業(yè)大學(xué)材料學(xué)院車聲雷教授也表示：“線材會(huì)被超導(dǎo)線材取代，磁芯等軟磁材料影響則不大。電感變壓器的繞組可以用超導(dǎo)線材，導(dǎo)線內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生抗磁性，這應(yīng)該不會(huì)影響線圈電感變壓器的功能，但是可以降低線材帶來(lái)的損耗。想象一下所有線圈都可以像MRI一樣工作，但是不用制冷就是了?！?/p>

誠(chéng)如車聲雷教授所言，常溫超導(dǎo)后，變壓器和電感器不再需要高能耗的制冷系統(tǒng)，從而節(jié)約大量能源。而超導(dǎo)材料的零電阻和抗磁性特性可能帶來(lái)更高效、更低損耗的電力傳輸方式，超導(dǎo)將推動(dòng)電網(wǎng)的升級(jí)與優(yōu)化。

當(dāng)然，目前LK-99超導(dǎo)晶體僅處于試驗(yàn)階段，是否真的具有超導(dǎo)性還待進(jìn)一步確認(rèn)。目前中美俄實(shí)驗(yàn)超導(dǎo)都屬于“初步驗(yàn)證”，因?yàn)檫€沒有實(shí)打?qū)嵉臏y(cè)試其超導(dǎo)性能。

8月2日，曲阜師范大學(xué)復(fù)現(xiàn)韓國(guó)抗磁性材料LK-99的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明超導(dǎo)材料無(wú)零電阻特性。據(jù)悉，該團(tuán)隊(duì)當(dāng)天利用四引線法對(duì)此前合成的抗磁樣品進(jìn)行了初步的電阻測(cè)試，測(cè)試結(jié)果發(fā)現(xiàn)該樣品在常溫到50K(-223.16℃)低溫范圍內(nèi)仍存在大的電阻值，測(cè)試過程中并沒有出現(xiàn)電阻大幅度驟降或者零電阻，與“室溫超導(dǎo)”所被期待的零電阻特性相差甚遠(yuǎn)。

記者也聯(lián)系了天智合金粉末工程師趙放，他認(rèn)為室溫超導(dǎo)目前還有爭(zhēng)論。此外，趙放還與記者分享了他的朋友圈中一位中科院研究者的意見，該研究者認(rèn)為L(zhǎng)K-99超導(dǎo)晶體這種材料早就有了，但不是超導(dǎo)材料，這只是個(gè)噱頭。“應(yīng)該不是什么超導(dǎo)，給一種磁材起了一個(gè)好聽的名字?！?/p>

小結(jié)

一百多年前，荷蘭科學(xué)家卡麥林·翁納斯在零下269攝氏度的條件下觀測(cè)到汞的超導(dǎo)電性，象征著人類首次發(fā)現(xiàn)超導(dǎo)體。自此，科學(xué)家們踏上了研究超導(dǎo)材料的漫漫征途。百年來(lái)，它似乎一直處于漩渦之中，又一直飛在風(fēng)口之上。

無(wú)論LK-99常溫超導(dǎo)是否屬實(shí)，但不可否認(rèn)的是，LK-99常溫超導(dǎo)的出現(xiàn)恰恰證明了人類一直行走在突破技術(shù)極限的路上。“科幻世界描繪的場(chǎng)景在人間復(fù)現(xiàn)”或許在未來(lái)并非是一場(chǎng)浪漫的想象。

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審核編輯 黃宇