超導體:材料提高了能源革命的希望

2020-10-20 烏傷聊電影

科學家發現了第一種在室溫下表現出搶手性能的材料。


它是超導的,這意味著電流以完美的效率流過它-不會浪費任何能量作為熱量。

此刻,由於電阻,我們產生的許多能量以熱量的形式損失掉了。

因此,室溫下的「超導」材料可以徹底改變電網。

到目前為止,要實現超導性,必須將冷卻材料冷卻到非常低的溫度。1911年發現該特性時,僅在接近絕對零溫度(-273.15C)的情況下才發現它。

從那時起,物理學家發現在高溫(但仍然很冷)下超導的材料。


圖片說明室溫超導體可能會徹底改變電網

最新發現背後的團隊表示,這是已經進行了一個世紀的搜索工作的一項重大進展。

紐約州羅切斯特大學的Ranga Dias博士說:「由於低溫的限制,具有如此卓越性能的材料並未像許多人想像的那樣完全改變了世界。」

「但是,我們的發現將打破這些障礙,並為許多潛在的應用打開大門。」

迪亞斯博士補充說,室溫超導體「絕對可以改變我們所知道的世界」。

在美國,電網通過傳輸過程損失的能量超過5%。因此,解決這一損失可能會節省數十億美元,並對氣候產生影響。


圖片說明磁鐵漂浮在用液氮冷卻的超導體上方

科學家在15℃的溫度下觀察了碳氫化硫化合物的超導行為。

但是,該輪胎僅在2670億帕斯卡的極高壓力下出現-比典型輪胎壓力高約一百萬倍。這顯然限制了其實用性。

因此,迪亞斯博士說,下一個目標將是找到在較低壓力下製造室溫超導體的方法,以便大批量生產將是經濟的。

這些材料可能有許多其他應用。這些措施包括一種推動懸浮列車的新方法,例如磁懸浮列車「漂浮」在日本和中國上海的軌道上。磁懸浮是某些超導材料的特徵。

另一個應用是更快,更高效的電子設備。

內華達大學拉斯維加斯分校的合著者阿什坎·薩拉瑪特說:「有了這種技術,您就可以使社會進入一個超導社會,在那裡您再也不需要電池了。」

結果發表在著名的《自然》雜誌上。


相關焦點

  • 英媒:室溫超導體問世或引發能源革命
    英國《新科學家》周刊網站10月14日發表題為《第一種室溫超導體可能引發能源革命》的報導,全文摘編如下:幾十年來,室溫超導一直是材料科學領域的熱門詞。現在,它或許終於成為現實,有可能徹底改變我們的用電方式。我們生產出來的大量能源因電阻而浪費,電阻能生熱。但在超導材料中,電流遇到的阻礙幾乎為零,因而不會造成這些損失。
  • 超導與能源革命 室溫超導體為何引起熱議
    19世紀70年代,一種在未來直接改變人類生活形式的能源被發明出來,這種能源便是電力。   簡單的說,在保證其他變量的情況下,減少導體電阻便是一定程度上提高能源利用率。這也是為什麼導體作為材料學中的一環,長期被關注的原因之一。不同導體,電阻不同,而事實上溫度的變化也會影響導體的電阻,像是金屬導體的電阻率一般隨溫度降低而減小。而在這個前提下,又有一種特殊的材料被業內廣泛關注,這種材料便是——超導體。
  • 稀土超導體材料
    一、稀土超導材料當某種材料在低於某一溫度時,出現電阻為零的現象即超導現象,該溫度即是臨界溫度(Tc)。超導體是一種抗磁體,低於臨界溫度時,超導體排斥任何試圖施加於它的磁場,這就是所謂的邁斯納效應。在超導材料中添加稀土可以使臨界溫度Tc大大提高,一般可達70~90K,從而使超導材料在價廉易得的液氮中使用,這就大大地推動了超導材料的研製和應用的發展。超導現象是1911年由一位荷蘭物理學家首先發現的,當水銀溫度降低到43K時,水銀便失去了電阻。隨後超導體的研究開發一直在進行,到1973年,科學家們製得一種鈮鍺合金,其臨界溫度是23.3K。
  • 超導材料帶來用電方式革命
    超導材料的應用是一項具有戰略意義的高新技術,高溫超導材料將從根本上改變人類的用電方式,給電力、能源、交通以及其他與電磁有關的科技業帶來革命性的發展。 我國對超導材料的探索以及相關的材料科學基礎性研究方面,一直保持或接近世界前沿。在超導材料研究及其應用領域總體上處於國際先進行列,基本掌握了各種實用化超導材料的製備技術,在多個應用方面也取得了良好的發展。
  • 如何提高超導體臨界溫度?
    導電性.這些純金屬(除了鈮和釩外)是屬於第Ⅰ類超導體.這類超導體臨界磁場值只有百在元素周期中,已發現有28種元件素具有超高斯數量級.因此第Ⅰ類超導體的臨界電流是很小的,沒有什麼實用價值。值得注意的是,一些沒有超導電性的元素,採用特殊技術後(如加壓或薄膜技術),在一定溫度下出現了超導態.例如,在常壓下為半導體的鍺和矽,矽在120千巴壓力下測得Tc=6.7K,在115千巴壓力下,鍺同樣進入金屬變態,在5.35K變成超導態。
  • 常溫超導體的劃時代意義
    高溫超導體一般是指超導的臨界溫度比液氮溫度(零下196度)要高的物體,相對的,超導臨界溫度從絕對0度到零下196度之間的物體,是低溫超導體。人們現在對低溫超導體的研究比較清楚了,但對高溫超導體的超導物理原理以及相關的凝聚態物理,仍然是物理學中不為人知的地帶。而「魔角」石墨烯的研究,可能打破這種現狀,成為常溫超導體的研究的裡程碑。
  • 室溫超導體來了?新方法能在超導材料中獲得更高的過渡溫度!
    (過渡)溫度的新方法,提高了超導體工作的溫度。發表在《美國國家科學院院刊》(Proceedings of The National Academy of Sciences)上的研究結果表明,這是一種以前從未探索過的實現高溫超導性的途徑,它為能源生產商和消費者提供了許多潛在的好處。電流可以毫無阻力地通過超導材料,而傳統的傳輸材料在發電源和最終用戶之間損失多達10%的能量。
  • 美國科學家在隕石中首次發現超導材料,點燃室溫超導體新希望
    據美國國家科學院院刊(PNAS)近日消息稱,美國科學家在兩塊不同的隕石中發現了超導材料,這是超導材料在太空中形成的第一個證據。這一發現的重要意義不僅在於它是罕見的天然形式的超導材料,還為人類尋找室溫超導材料點燃了新希望。超導材料即超導體,指在某一溫度下,電阻為零的導體。
  • 美在隕石中首次發現超導材料 點燃室溫超導體新希望
    據美國國家科學院院刊(PNAS)近日消息稱,美國科學家在兩塊不同的隕石中發現了超導材料,這是超導材料在太空中形成的第一個證據。這一發現的重要意義不僅在於它是罕見的天然形式的超導材料,還為人類尋找室溫超導材料點燃了新希望。
  • 改性鎳基材料可以提高對高溫超導性的了解對高溫超導體的研究
    改性鎳基材料可以提高對高溫超導性的了解對高溫超導體的研究可以通過RIKEN物理學家的計算得到幫助,這些物理學家揭示了鎳氧化物材料中電子的行為。超導體可以攜帶無電阻的電流,並用於製造強大的電磁鐵或用於測量磁場的敏感儀器。
  • 尋找常溫超導體,我們看到了希望
    超導電現象發現至今已有一百一十多年歷史了.在這歷史瞬間,超導有可能成為新產業革命的導火線,尤其是1987年液氮溫區高溫超導體的出現,全球迅速掀起高溫超導研究熱潮,人們期望高臨界電流,結構穩定的氧化物高溫起導材料的開發,能在國計民生的許多領域得到廣泛應用.現在著重就超導體在電力工業中輸電作用做簡單介紹
  • 尋找常溫超導體,我們㸔到了希望
    ,全球迅速掀起高溫超導研究熱潮,人們期望高臨界電流,結構穩定的氧化物高溫起導材料的開發,能在國計民生的許多領域得到廣泛應用.現在著重就超導體在電力工業中輸電作用做簡單介紹。超導體只有在直流電的情況下,電阻才為零,在交流電時,尤其是高頻電流,電阻就不等於零.人們在研究了超導態在外加的磁場中行為之後,知道超導態可以被外加磁場所破壞,才認識到超導態是由於傳輸電流自身產生的磁場H超過超導體的臨界磁場Hc,使其超導態受到破壞,根本無法通過大的電流.這些都需要研製高溫超導材料時予以解決。
  • 找到室溫超導材料,將引發技術革命
    近幾十年來,科學家們在探索和解釋高溫超導體(high- tc)方面進行了大量的研究,高溫超導體是一類在高溫下表現為零電阻的材料。現在,來自美國、德國和日本的一組科學家在《自然》上解釋了扭曲雙層石墨烯中的電子結構如何影響這些系統中絕緣狀態的出現,而絕緣狀態是高溫材料超導性的前身。
  • 可控核聚變關鍵材料找到:無限能源近了
    據「中時電子報」3月12日報導,美國麻州理工學院(MIT)與大英國協融合系統公司(CFS)的研發團隊找到一種新的磁能超導材料,他們認為,這將是未來「核融合反應爐」的關鍵,並認為在未來的15年內有望實現核融合發電。
  • 2019能源與信息先進材料國際研討會在寧波奉化舉行
    7月26日,由寧波市奉化區人民政府主辦,寧波鋒成先進能源材料研究院和中國科學院寧波材料技術與工程研究所承辦的2019能源與信息先進材料國際研討會在寧波奉化召開。來自能源與信息先進材料領域的中外院士、專家學者、行業精英、企業高管150人參加研討會。
  • 計算發現,是量子漲落維持了創紀錄的高溫超導體的晶體結構
    頂部顯示了複雜的古典能源格局的草圖,其中存在許多極小值。另一方面,在底部,我們看到了一個完全重塑的,更簡單的量子能量態勢的草圖,其中只有一個最小值得以保留。圖片:材料物理中心來自西班牙、義大利、法國、德國和日本的國際研究人員團隊進行的計算表明,有記錄的超導十氫化鑭(LaH10)化合物的晶體結構因原子的量子漲落而穩定。
  • 《材料研究快報》:高熵合金過渡金屬助力製造全新超導體
    《材料研究快報》:高熵合金過渡金屬助力製造全新超導體  CHEN • 2021-01-12 17:29:27 來源:前瞻網 E768G0
  • 用時間晶體驅動超導體或帶來量子科技革命
    一組科學家建議使用時間晶體來驅動拓撲超導體。這種方法可能會創造出無誤差量子計算機。現在有消息稱,有一篇論文提出將時間晶體與拓撲超導體相結合,用於無誤差量子計算、極精確計時等方面。2012年,諾貝爾獎得主、理論物理學家弗蘭克·維爾切克(Frank Wilczek)和麻省理工學院的物理學家首次提出時間晶體作為假設結構。時間晶體的顯著特徵是它們可以在不消耗能量的情況下運動。
  • 中國科學院院士何滿潮:能源革命是搶救資源、搶救生命、保護環境的革命行動
    以下為發言內容:煤炭是我國家能源安全的重要保障,預計到2030年全國煤炭消費量仍佔能源消費總量的半壁江山。一直以來,煤炭開採沿用1706年英國研發的古老開採方法,存在不少問題。一方面,全國煤炭採出率不到50%,基本採一半扔一半,造成了嚴重的資源浪費和經濟損失。山西省年產約10億噸煤炭,按港口均價600元/噸計算,年損失約6000億元。
  • 摩擦發電機:一場能源的革命?
    在我們身邊,其實有著無處不在的摩擦能源。在自然界,風摩挲樹葉,雨拍打屋頂,存在摩擦;人走路,腳與地面、肢體與衣服接觸,也存在摩擦;機械振動、嗓音等,也都能產生摩擦。能否將這些不起眼的摩擦能源收集起來,為傳感器供能呢?中國科學院納米能源與系統研究所首席科學家、美國喬治亞理工學院講席教授王中林的團隊研發的摩擦發電機,為實現自驅動傳感器提供了一種有潛力的解決方案。