華爾街日報》新型「室溫超導」橫空出世,它將如何顛覆我們的生活?

2023-03-17 11:00

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「這些結果對科學界來說是一次突破,正是有了(迪亞斯)敏銳的化學直覺,這種突破才成為可能。」位於塔拉哈西(Tallahassee)的佛羅里達州立大學(Florida State University)國家強磁場實驗室(National High Magnetic Field Laboratory)的研究科學家斯坦利・托澤(Stanley Tozer)說。托澤沒有參與此次研究。

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儘管與人們在海平面感受到的壓強——約15磅/平方英寸——仍有天壤之別,但新的壓強讓「工程師能夠著手去研製具有商業可行性的產品了。」托澤博士說,「它讓超導具備了商業上的可行性。」例如,工程師和材料學家目前已能利用晶片製造與鑽石合成中的專業技術及設備,實現約14.5萬磅/平方英寸的壓強。

「未來五年內,我們將看到內置超導原件的設備問世。」研究報告合著者、內華達大學拉斯維加斯分校(University of Nevada, Las Vegas)物理學家阿什坎・薩拉馬特(Ashkan Salamat)說。這意味著,我們的手機和筆記本電腦運行時需要的電力減少,也不再隨著發熱損失能量——電池壽命由此將延長。同樣的元件也可以組裝到電動車電池中。

薩拉馬特博士說,能夠在室溫及日常壓力條件下工作的超導體或許還有助於解決氣候變化等問題。

他說,「比如,超導電網可以無限期地儲存太陽能或風能,並且在遠距離傳輸時沒有任何損耗。」據美國能源資訊署(Energy Information Administration)估計,2017-2021年,全美輸電與配電過程中平均存在5%的電力損耗。更高的能源儲存及運輸效率意味著整體能源用量將減少,碳排放也將由此減少。薩拉馬特談到,超導體或許還能為更便宜、更好用的核融合設備鋪平道路——人們一直認為,核融合有可能成為一種幾乎取之不竭的清潔能源。

所謂核融合反應,是將原子結合在一起,在此過程中會釋放出巨大的能量,同時又不會產生任何放射性廢料或是溫室氣體。許多核融合設備都依靠磁場來約束反應——而超導體可以產生強大的磁場。問題在於,要想讓這些超導體保持冷卻,需要有笨重且昂貴的冷卻設備。迪亞斯指出,「紅物質」這樣的超導體可以在室溫狀態下產生強大的磁場,未來十年左右,在建造核融合反應堆的問題上,它也許會成為遊戲規則改變者。

若是超導體能在近似日常的環境中工作,無創醫學成像或許是另一個受益者,薩拉馬特說。大多數磁共振成像(MRI)設備都依賴超導磁體,它會通過超導線圈傳遞電流來產生磁場。他說,這些線圈要用液氦來冷卻,而這種昂貴的稀缺資源會限制MRI設備的安裝場所。引入常溫超導體後,或許會出現體積更小、更易移動的MRI設備,並且無需冷卻。

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