這兩天，羅徹斯特大學助理教授朗加·迪亞斯發(fā)布的室溫超導研究成果“出圈”，引起全球媒體和公眾關注。這項成果是否實現(xiàn)了重大科技突破？會不會在不久的將來進入產業(yè)化階段，讓沒有溫度限制的超導材料應用于更多領域？

解放日報·上觀新聞記者采訪了上海超導科技股份有限公司總工程師朱佳敏博士，他直言：這項成果距離實際應用還很遙遠。

實用化的超導材料并不多

(資料圖片)

1911年，荷蘭科學家昂內斯發(fā)現(xiàn)，將汞冷卻到-268.95℃時，其電阻會突然消失，這種現(xiàn)象稱為超導電性。然而，-268.95℃已接近絕對零度（-273.15℃），必須用昂貴的液氦才能把溫度降到這么低，實現(xiàn)零電阻的代價非常高。此后的100多年時間里，數(shù)以千計的超導材料被科學家發(fā)現(xiàn)，包括單質金屬、合金、過渡金屬硫族化物/磷族化物等。

“超導材料有成千上萬種，但真正實用化的超導材料并不多，主要分為低溫超導和高溫超導材料。”朱佳敏說，“超導的低溫和高溫是相對概念。低溫超導用在-269℃環(huán)境下，高溫超導用在-196℃。”

上世紀60年代，距超導電性發(fā)現(xiàn)近半個世紀后，低溫超導線材才逐步成熟，進入應用階段。1986年，IBM實驗室的柏諾茲和繆勒首次發(fā)現(xiàn)高溫超導材料，將臨界溫度大幅提高，使材料在低價的液氮降溫環(huán)境下達到零電阻，極大地拓展了超導應用場景。

在哈佛大學讀研時的迪亞斯（左）和導師西維拉。

尋找室溫超導材料，進一步拓展超導應用場景，是很多科學家的夢想。據(jù)介紹，通過高壓超導體系的富氫化合物技術路線尋找室溫超導材料，在超導界已開展近10年。迪亞斯也是這條技術路線上的眾多探索者之一，此次他宣布的重磅成果是：在1GPa壓強下，利用三元氫化物——氮摻雜氫化镥（N-Lu-H）實現(xiàn)了21℃的室溫超導。

這項成果為何引發(fā)公眾關注

“這個方向上的工作已做了近10年，所以超導界對這類成果還是有預期的。”既然如此，為什么在社會上引發(fā)很大反響呢？朱佳敏分析說，原因可能有兩個。

第一個原因是兩年多前，迪亞斯在《自然》雜志上發(fā)表了在267GPa壓強下，利用碳氫硫（C-H-S）實現(xiàn)室溫超導的成果。后來因為科學界質疑，論文被《自然》撤稿。267GPa（1GPa=10的9次方Pa）是個非常大的壓強值，而此次發(fā)布的成果是在1GPa環(huán)境下實現(xiàn)的。雖然1GPa仍然是很大的壓強值，但從267GPa降到1GPa，給了公眾很大的想象空間——隨著研究進展，實現(xiàn)室溫超導的壓強有望繼續(xù)降低。

迪亞斯最新論文中的實驗視頻截圖，超導材料在1GPa壓力下呈藍色。

第二個原因，是迪亞斯團隊制備的三元氫化物采用實驗室不常見的镥，并宣稱這個配方是利用人工智能技術發(fā)現(xiàn)的。最近，ChatGPT風靡全球，讓公眾對人工智能的應用前景有了更大的想象空間。因此，人工智能助力發(fā)現(xiàn)超導新材料，可能也是該成果“出圈”的原因。

戴著“枷鎖”，短期內無法應用

與很多人預想的不同，這種具有室溫超導性能的三元氫化物離實際應用還很遙遠。“為什么公眾期待室溫超導？因為超導有低溫這道‘枷鎖’，必須制冷，在各個領域應用就有一定的成本。”朱佳敏分析道，“但為了實現(xiàn)室溫超導，加上高壓這道‘枷鎖’，這也同樣會增加成本。對實用化來說，高壓比低溫更難獲得。超導裝置里如果有1GPa這么高的壓強，就像布了炸彈，風險性也是比較高的。”

另一方面，一種新的超導材料從實驗室到產業(yè)化應用，往往有很長的路要走。回顧歷史，無論是低溫超導還是高溫超導材料，從科學發(fā)現(xiàn)到工業(yè)生產，都經過了幾十年時間。以上海超導公司生產的高溫超導帶材為例，這種材料在實驗室問世時，是陶瓷屬性，無法做成電線的形式。超導材料只有具備柔性、連續(xù)的特性，才能成為實用化的材料，進而有實際用途。

朱佳敏在160kV超導直流限流器安裝現(xiàn)場。

“超導帶材的電學性能、力學性能、磁場下性能，也是產業(yè)化應用的重要指標。”朱佳敏告訴記者，“一根超導帶材到底能載流1A、10A、100A，還是1000A？如果單根超導帶材承載電流很小，可能就沒有實用意義。在實驗室成果轉化為產品的過程中，有一系列問題要解決。”

由此可見，迪亞斯等人發(fā)現(xiàn)的高壓室溫超導材料必須完成柔性、連續(xù)的性能改造，還要盡量擺脫高壓這道“枷鎖”，并不斷提升各項關乎應用的性能指標，才可能具備應用價值。前路漫漫，我們對這項轟動全球的科研成果還是要理性看待。

作者：俞陶然