重大突破！18℃提升，常压超导温度创新纪录

电子发烧友网报道（文/李弯弯）近日，休斯顿大学（UH）发布博文，宣布与美国得克萨斯超导中心（TcSUH）的物理学家携手，成功打破了保持30多年的133开尔文旧纪录，创造了151开尔文（约-122℃）的常压超导转变温度新世界纪录。这一突破性进展标志着高温超导体研究迈出了重要一步。

研究团队通过创新的“压力淬火”技术，将水银化合物Hg-1223在接近绝对零度的环境下施加30万倍大气压并迅速降压，成功将其常压超导临界温度提升了18开尔文，达到151开尔文（零下122°C），创下新纪录。这一成果已于3月9日发表在《美国国家科学院院刊》（PNAS）上，自1911年超导现象被发现以来，这是所有已知常压超导体中测得的最高温度。

“压力淬火”技术：突破高压限制的关键

这一突破主要归功于团队引入的“压力淬火”新技术。通常情况下，许多材料仅在极端高压下才表现出优异的超导性，这极大地限制了超导材料的实际应用。为了解决这一难题，研究人员首先对材料施加极高压力以提升其超导性能，随后在特定低温下迅速卸除全部压力。这种方法成功将高压下产生的超导特性“锁定”并保留下来，使材料在恢复常压后依然保持稳定。
提高超导临界温度一直是物理学界数十年的核心目标。此次休斯顿大学团队将纪录大幅提升了18开尔文（151-133开尔文），即从零下140摄氏度提升至零下122摄氏度。

论文第一作者Liangzi Deng表示，一旦材料能在常压下工作，科学家就能利用常规标准仪器对其进行深入研究，从而大幅降低研发门槛并加速技术的商业化应用。尽管距离约300 K的室温超导终极目标仍有约140摄氏度的差距，但该成果依然为未来的能源革命描绘了清晰蓝图。

论文通讯作者Ching-Wu Chu强调，目前电网在传输过程中会损耗约8%的电力，如果应用超导技术消除这些损耗，不仅能节省数十亿美元，还能大幅降低环境影响。

超导现象：从发现到应用的历史回顾

超导是指某些物质在一定温度和磁场条件下（一般为较低温度和较小磁场）电阻降为零，同时表现出完全抗磁性的状态。超导态具有一系列临界参量，如临界温度Tc、临界磁场Hc、临界电流密度jc等。必须同时低于这三个临界参量，超导态才能维持住。一旦材料的物理量超越临界参量，超导态被破坏，变回不超导的正常态，此时恢复为有电阻态，磁通线也可以进入超导体内部。

1911 年，荷兰物理学家 H·卡末林·昂内斯发现汞在温度降至 4.2K 附近时，电阻小到超出仪器测量量程，他将汞的这种电阻消失状态称为超导态，此后许多其他金属也被发现具有超导电性。

1933 年，德国物理学家迈斯纳和奥森菲尔德发现超导体另一重要性质——迈斯纳效应。当金属处于超导状态，会把体内磁场排挤出去，体内磁感应强度为零。对锡块实验表明，降温至 1.6K 变成超导态时，周围磁场突变，磁力线被排斥到超导体外。迈斯纳效应意义重大，意味着超导体具有 100%抗磁体积，零电阻和完全抗磁性是判断物质是否超导的独立判据。

为了提升超导临界温度，使超导材料更具有规模实用化可能，人们开始了探索高温超导材料的历程。1911 年至 1986 年，超导临界温度从汞的 4.2K 提升至铌三锗的 23.22K。1986 年，瑞士和德国科学家柏诺兹和缪勒发现钡 - 镧 - 铜氧化物可实现 30 - 35K 的超导电性；1987 年初，中国科学家赵忠贤团队和美国华裔科学家朱经武团队等独立在钡－钇－铜－氧体系将超导临界温度提高到 90K 以上，首次突破液氮“温度壁垒”（77K）；1987 年底，铊－钡－钙－铜－氧体系又将记录提高到 125K；1993 年，汞－钡－钙－铜－氧体系把记录提升至 133K，甚至可进一步升至 138K。高温超导体取得了巨大突破，使超导技术走向大规模应用。

超导材料的特性与应用

超导材料广泛存在于金属/非金属单质、合金、金属间化合物、过渡金属氧化物、硫化物、硒化物，以及部分有机导体、石墨烯、C60结构材料等等。目前发现的超导材料已达数万种以上，但是绝大部分超导体临界温度都低于40 K。

超导材料具有绝对零电阻、完全抗磁性、磁通量子化、宏观量子态等特殊物性，在强电流密度、高稳态强磁场、高灵敏度探测、高保真通讯、高效数字计算和高稳定性量子计算等多个方面，将给人类生活带来深远的影响。

超导电力：超导电缆具有零损耗、高能效优势，已在深圳平安大厦和上海徐汇区稳定运行2年，未来在核心城市电网中作用重大。在数据中心等“耗电大户”中，超导限流器、变压器等设备可极大提高运行效率。将普通发电机铜绕组换成超导体绕组，能提升电流密度与磁场强度，具备发电容量大、体积小等优势。超导磁流体发电机也具有效率高、发电容量大、自身损耗小等优点。

超导储能：随着电量需求不断攀升，维持电网稳定与电量可持续性需依赖储能技术。超导闭环可实现超导储能，因电流无衰减；基于超导块材的飞轮储能近年来也发展迅速。

超导磁体：传统水冷磁体实现稳态强磁场消耗大、稳定性待提升，而超导磁体体积小、场强高、均匀性好，5 - 32 T的超导磁体已在诸多科学设备广泛应用。在生活中，超导磁体技术是可控热核聚变的必备技术；超导感应加热可提高金属冶炼效率；超导磁选矿和污水处理有发展潜力；功能核磁共振成像仪对生活影响大，目前医院1.5 T或3 T的核磁共振基本采用超导磁体。

超导磁悬浮：超导磁悬浮列车速度可达600公里/小时，预计2027年日本从名古屋到大阪的低温超导磁悬浮线将商业运营。我国高温超导磁悬浮技术不断进步，西南交通大学和中车长客集团完成相关样车研制，未来或考虑在低真空管道实现更高速运行。

超导弱磁探测：超导量子干涉仪拥有世界上最灵敏的磁性探测能力，仅受量子力学基本原理限制。它标定了电压基准，是弱磁探矿和检测的利器。未来医疗检查或采用心磁图、脑磁图，助力癫痫等复杂疾病及时诊断。

超导弱电探测与通讯：超导技术对电的探测极为灵敏，可实现精密单光子探测、极高频率谐振腔、高度保真滤波器和混频器等。未来量子互联网、空间站通讯、宇宙深空探测、暗物质和暗能量研究等都将用到它。

超导数字计算：基于半导体技术的经典计算机在性能和能耗上逼近瓶颈，超导数字计算基于超导电子元器件实现逻辑运算，效率远高于半导体计算机，能耗却极低，未来有望达到实用化。

超导量子计算：实现量子计算有多种途径，目前超导量子计算发展势头最好、更新迭代最快。在特定数学或物理学问题上，量子计算有不可替代的优势。虽目前量子计算机价格高昂，但借助互联网与量子计算云平台，开发实用量子计算网络完全可能。此外，一些超导材料或能实现拓扑量子计算，其无需特别低温环境，对外界干扰不敏感，稳定性好且成本可能更低。
超导材料凭借独特特性，在电力、储能、磁体、交通、探测、计算等多个领域展现出巨大应用潜力，随着技术不断进步，超导材料有望为人类生活带来更多变革与惊喜。

写在最后

休斯顿大学与美国得克萨斯超导中心的物理学家携手，成功创造了151开尔文的常压超导转变温度新世界纪录，这一突破性进展标志着高温超导体研究迈出了重要一步。通过创新的“压力淬火”技术，研究团队成功将高压下产生的超导特性“锁定”并保留下来，使材料在恢复常压后依然保持稳定。这一成果不仅为未来的能源革命描绘了清晰蓝图，也为超导技术的商业化应用奠定了坚实基础。随着超导技术的不断发展和应用场景的扩展，我们有理由相信，超导技术将在未来给人类生活带来深远的影响。