室温超导材料，真的假的？

来源：华尔街见闻、财联社

我们会见证超导时代的到来吗？

编辑：感知芯视界

从7月底开始，“室温超导”风暴席卷全球，韩国团队在arXiv上传了两篇论文，宣称成功合成了世界上第一个室温常压超导体——改性铅磷灰石晶体结构（LK-99），震惊了世界。

据悉LK-99是由铅磷灰石稍加变动的六方结构，引入了少量的铜，使其可以在127摄氏度以下表现出超导性，化学式写作：

事件始末

——7月22日

全球物理学界迎来爆炸性消息：韩国一个科学家团队表示，他们发现了全球首个室温超导材料，一种名为“改性铅磷灰石晶体结构（LK-99，一种掺杂铜的铅磷灰石）”的材料。

——7月29日

韩国室温超导团队的一名成员李硕裴表示，论文存在缺陷，系一名成员擅自发布，已要求下架。

——7月30日

上海市超导材料及系统工程中心主任洪智勇：韩国研究团队近期公布的超导体"极大概率"不能实现室温超导。

——7月31日

韩国“全球首个室温超导”研究成员回应：LK-99材料或可在一个月内被复制，团队可提供指导。

——8月1日

LK-99首批重复实验结果出炉：三篇论文两篇来自中国：

北京航空航天大学材料科学与工程学院研究团队对合成的LK-99检测发现，它的室温电阻不为零，也没有观察到它发生磁悬浮。该论文称，上述材料表现出的表现出特征类似半导体，而非超导体。

中国科学院金属研究所孙岩研究员和刘培涛研究员表示，他们主要进行了理论计算，从计算结果来看，LK-99有室温超导的可能性；从能带的角度，给出了一些解释，“但是不confirm（但这不是证实）”。

劳伦斯伯克利国家实验室研究表明，韩国团队的LK-99材料在理论层面上确实有可能具有“室温超导”的特性。

另外，华中科大教授常海欣团队录制的视频显示，他们验证合成了可以磁悬浮的LK-99晶体。没有新的信息可以判断该材料是否为超导体。

印度CSIR国家物理实验室发文称，“根据我们在925°C下合成的LK-99样品的结果，目前还不能证明在室温下具有大面积的超导性。”

——8月2日

曲阜师范大学复现韩国室温超导体实验结果公布：无零电阻特性。

——8月3日

韩国超导学会宣布成立“LK-99 验证委员会”，表示在国内外争议较大的情况下，该委员会将负责验证成果的真实性。

LK-99 引爆物理学界

常温超导体被视为现代物理学“圣杯”之一，韩国研究团队投下的“重磅”再次引爆了物理学界。

有分析指出，韩国团队的LK-99“更让人难以置信”，在于其不仅解决了温度问题，甚至不需要“高压助手”。而127℃的Tc（注：Tc超导转变温度，也就是超导体由正常态进入超导态的温度），不仅仅是数字上比以往研究进一步大幅提高，更重要的是可应用的温度区间大大拓宽。

这一技术能在常温下让电子飞快通过，没有电阻，没有能量消耗，将颠覆现有电力系统。而室温超导的实现将深刻变革目前的能源体系、信息处理与传输体系，并在医疗检测、高速交通乃至可控核聚变等诸多领域带来进步。

目前业内普遍认为，LK-99的制备过程似乎相当简单，常温常压的条件，“手搓材料”的方式，让人们在惊愕、质疑之外又燃起了希望 —— 万一超导真就这么简单，难道不是个巨大的突破？

因此，不管是学材料的还是不学材料的都在紧张的围观各大实验室复现过程。LK-99首批重复实验结果出炉：理论可行但未复现悬浮或超导。

究竟什么是超导？

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100多年前，荷兰物理学家昂内斯（Kamerlingh Onnes）为人类打开了超导这扇大门。1911年，昂内斯在研究中发现，当温度降到4.2K以下时，金属汞（Hg）的电阻突然降为零，而这并不是任何实验上的纰漏导致的。

自此，汞成为了科学家发现的第一个超导体，其超导Tc为4.2K。所谓的超导Tc即超导转变温度，也就是超导体由正常态进入超导态的温度。

零电阻是超导体的基本特征之一，此外一个重要的基本特征则是迈斯纳效应。继昂内斯上述发现20余年后，迈斯纳在研究测量中发现，材料处于超导态时，其内部磁场为零，展现出完全抗磁性，这也就被称为迈斯纳效应。

超导现象被认为是20世纪最伟大的发现之一。

然而，发展至今，超导体的实际应用基本局限于磁悬浮等少数特定场景下，原因在于：它通常需要被冷却至极低温，且需要施加极高的压力才能成为超导态。此次韩国研究团队也提到，自昂内斯发现超导性以来，科学家们一直在寻找室温超导体。

因此，现代物理学“圣杯”之一，就是找到能在常温常压下，展现出超导特性的“室温超导体”。

浙商证券在研报中指出，目前大多数超导材料的转变温度都在40K（-233℃）以下，限制了其在能源、医疗、信息、精密测量等领域的广泛应用；目前仅发现铜氧化物超导体和镍氧化物超导体2种转变温度达到液氮温区77K（-196℃）的非常规超导材料体系。

此次韩国科研团队公布的超导材料体系在“室温常压”（转变温度约400K（127℃））下即展现超导性，如果被复现成功，这将是超导领域革命性的进步。

“室温常压超导”为何让全球振奋？

实际上，室温超导和相关“研究成果”并不是首次出现。早在2018年，两位印度科学家宣称，一种金银纳米粒子构成的混合物在13℃下显现出超导特性。但这项研究在当事人2019年5月发布修正后就不了了之。

今年3月，美国罗切斯特大学的迪亚斯团队宣称发现了室温超导，但不久后就被多个实验团队发表声明质疑，该文章也在质疑声中被撤稿。

那么，人类为什么如此渴望室温超导？

先说意义，有分析认为“如果有人能够攻破室温常压超导，并最终实现商用，其巨大的价值很有可能开启第四次工业革命。”

——能源利用效率极大增长，无需再开采化石能源，环境得到保护，人工智能飞速发展……

“超导体”能够在特定温度下保证电阻为零，具有零电阻、完全抗磁性等特征，能被广泛应用于储能、磁悬浮列车、电力输送、核磁共振等领域。

室温超导，意味着超长距离无损耗输电得以实现，这将引起全球电力网络的新一轮的基建狂潮，除此之外超导磁体、超导电缆、超导磁悬浮列车等方面均将有所突破。

以磁悬浮列车为例，日本的低温超导型磁悬浮技术，利用超导材料做成超导线圈，通过在车厢上安装制冷机，保证超导线圈能够处于低温超导状态。

当有电流传输通过导体，导体不发热，电流几乎不损耗，而通电产生的磁力能让列车保持上浮，并向前推进。然而，超导所需的超低温度，成为相关技术推广普及的痛点。

最开始，超导体需要接近绝对零度的低温，一般要用液氦实现，每公斤要一两百元；而后来出现的“高温超导”（此处特指临界温度进入液氮温区的超导体）用液氮就可以实现，每公斤4元，成本和矿泉水差不多。

如果室温常压超导材料取得突破，无疑将在能源、交通、计算、医疗检测等诸多领域产生变革。

但是，现阶段室温超导材料制备成本高昂，批量化加工技术尚未成型，并且使用稳定性仍需大量验证。因此，即使室温超导材料得到验证，室温超导的商业化落地时间还无从判断。当前业内能够实现大规模商业化落地的超导技术仍然以低温超导和高温超导为主。

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审核编辑 黄宇