“室温超导”又刷屏了！它是什么？将怎样颠覆世界？一文读懂

上月底，韩国科研团队宣称发现了一种名为 LK-99（一种黄铅矿和磷化亚铜的化合物） 的常温常压超导体，此消息一出，吸引了全球范围内吃瓜群众的关注。

毕竟，室温超导被认为可以引领下一轮工业革命，能够彻底颠覆人们的日常生活。

前天，美国劳伦斯伯克利国家实验室（LBNL）在 arXiv 上提交了一篇论文，称其实验结果支持 LK-99 作为室温环境压力超导体。

同样在昨天，中科大团队也在网络上更新了 LK-99 材料的烧制结果，其中很小的一块展现出了抗磁性；华中科技大学的博士们则宣称“首次验证合成了可以磁悬浮的 LK-99 晶体”，虽然不是真正的悬浮，但它的角度比韩国科研团队视频中样品的磁悬浮角度更大。

另外，东南大学的孙悦教授也在 B 站上公布了室温超导实验的全过程，但称并未观察到任何可能表明超导的信号，且生产的样品和磁铁未产生悬浮现象。

同样，北航团队也宣称未发现 LK-99 的超导性，特别是他们将韩国团队的 X 射线衍射图谱与自己的结果进行了对比，确认其制备出了相同的东西。

一时间，LK-99 验证掀起了“复现潮”。

国内外的学者们对此议论纷纷，各大社交媒体的评论区更是热闹非凡。然而，在吃瓜的同时，你是否真正了解什么是超导？什么是室温超导？它将如何改变世界？

超导：物理世界的圣杯

要想了解室温超导的意义，需要先明白什么是超导？

据维基百科解释，超导（Superconductivity）是指材料在低于某一温度时，电阻变为零的现象，而这一温度称为超导转变温度（Tc）。

当电子流经典型的导电材料时，它们会遇到原子形式的障碍，从而产生阻力，导致散热和能量损失。然而，超导现象却令人着迷。在接近绝对零度的极低温度下，电子可以配对并毫不费力地在材料中移动，无视阻力，毫无损耗地导电。这种无阻力的特性可实现近乎完美的能量传输。

超导的特征是零电阻和完全抗磁性，后者也被称为迈斯纳效应。然而，目前成功复现 LK-99 的案例也只是检验了完全抗磁性，零电阻方面，还有待验证。

传统上，超导体需要在超低温条件下才能显示其非凡的特性，因此其实际应用仅限于特殊行业。20 世纪 80 年代末，“高温”超导体的发现给人们带来了新的希望，因为它们可以在使用相对廉价的液氮就能达到的温度下工作。尽管如此，这些高温超导体在实际应用中仍然脆而难加工，阻碍了其广泛应用。

因此，越来越多的科研团队开始研究室温超导体的可能性，近年来也发布了不少相关研究，但最终以被伪证、被撤稿告终。

室温超导体又称常温超导体（Room-temperature superconductor），是指可以在高于零摄氏度的温度下产生超导现象的材料。相较于其他的超导体，室温超导体的条件是日常较容易达到的工作条件。

一旦室温超导得以实现，将彻底改变电力和电子工业，使电力传输不受任何阻力影响，从而带来前所未有的效率和技术进步。

截至 2020 年，最高温的超导体是超高压的含碳硫化氢系统，其压力为 267 GPa ，其临界温度为 +15 摄氏度 。

如果室温超导实现，世界会变成什么样?

随着室温超导技术的不断发展和探索，人们对其是否能引发第四次工业革命充满了期待。此次发现的新型室温超导体 LK-99，一旦被复现，或将梦想带入现实。

那么，问题来了。如果室温超导实现，我们的世界会变成什么样子？以下是一些可参考的示例：

1.更高效的电池

室温超导体在电池中的应用可以显著提高智能手机、笔记本电脑和电动汽车等各种设备的能量存储容量，缩短充电时间。这将带来更持久、更可靠的电源，从而增强日常使用体验。

2.量子计算机

室温超导体可能带来量子计算的重大突破。超导材料对于创建和维持处理复杂计算所需的微妙量子态至关重要。倘若 LK-99 被证实为一种可行的室温超导体，将有可能为更易获得且实用的量子计算机铺平道路，从而为各个行业带来更快、更强大的数据处理能力。

3.可再生能源的储存

可再生能源，如太阳能和风能，通常呈间歇性发电。然而，借助室温超导体的潜力，它可以有效地储存高峰期的剩余能量。这些储存的能量可以在发电量低谷时释放，确保可再生能源持续稳定供应，使依赖清洁能源来满足日常电力需求变得更加可行。

4.陆海空交通工具的功率和续航里程飞跃

室温超导体在电动机和推进系统中的应用可能会给交通运输带来重大进步。电动汽车、飞机、船舶和火车可以受益于能源效率和性能的提升。借助 LK-99 ，电动汽车可以拥有更长的续航里程和更快的充电能力，使其更适合日常通勤并减少碳排放。

5.超高速磁力列车

通过减少推进过程中的能量损失，室温超导体可以使磁悬浮列车实现更高的速度，并改善城市地区乘客的日常通勤体验。

6.提高能源分配效率

在电力传输系统中应用室温超导体，可以显著减少长距离配电过程中的能量损失。这种效率的提高将降低电力成本，实现更加可靠的电网。

需要注意的是，上述应用领域仅为推测，尚未得到科学界的认可。截至目前，类似于 LK-99 的室温超导体的概念和实现尚未得到证实，其真正的潜力和实用性仍笼罩在迷雾之中。

然而，兴奋之余，也有人质疑。超导领域过去曾多次声称室温超导体未能经受严格审查。因此，科学界仍保持谨慎态度，并敦促进一步验证韩国团队的研究结果。同行评审的研究和结果的独立复制对于确定其发现的有效性至关重要。

值得关注的是，就在今天，韩国 SBS 新闻报道称韩国科研团队室温超导论文一作已要求撤稿，声称论文存在缺陷，完善后已转投正规期刊，向学界提供样品，以供检验。

曾几何时，人工智能（AI）只存在于科幻小说中，如今却已经成为我们日常生活中不可或缺的一部分。

如今，室温常压超导体的前景激发了科学家和公众的想象力，一旦得已成功，它将突破无数人类曾想象力边界，引领我们进入一个技术进步的新时代。

附：超导发展史一览

1908 年，荷兰物理学家 Kamerlingh Onnes 成功将氦气液化。1911 年，Onnes 在用液氦将汞的温度降到 4.15K 时，发现汞的电阻降为零。他把这种现象称为“超导性”。他也因此获得了诺贝尔物理学奖。

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。

1957 年，John Bardeen，Leon Neil Cooper 和 John Robert Schrieffer 3 位美国科学家提出了以他们姓氏首字母命名的 BCS 理论，该理论解释了超导现象的微观机理。

基于这一理论，科学家 McMillan 提出，超导转变温度可能存在上限，一般认为不会超过 40 K。这就是历史上著名的麦克米兰极限。

1986 年，德国科学家 Johannes Bednorz 和瑞士科学家 Karl Müller 发现陶瓷性金属氧化物可以作为超导体，开启了铜基高温超导体的时代，从而获得了 1987 年诺贝尔物理学奖。

1987 年，美国华裔科学家朱经武与台湾物理学家吴茂昆以及大陆科学家赵忠贤相继在钇-钡-铜-氧系材料上把临界超导温度提高到 90K 以上，液氮的“温度壁垒”（ 77K ）也被突破了。

2008 年，东京工业大学的细野秀雄与其合作者发现了新的一类铁基超导体。随后，铁基超导体的超导临界温度很快被提高到 55K 。

2012 年，清华大学的薛其坤及其合作者发现生长在 SrTiO3 衬底上的单原子层 FeSe 具有高于77K 的超导临界温度，这也是目前铁基超导体的最高超导临界温度记录。

2015 年，物理学者发现，硫化氢在极度高压的环境下（至少 150GPa ，也就是约 150 万标准大气压），约于温度 203K（-70 °C）时会发生超导相变，是目前已知最高温度的超导体。

2018 年，中国物理学生曹原以第一作者发表两篇论文于《自然》期刊，发现了两层石墨烯以 1.1 度的偏转夹角叠起来时实现了 1.7K 温度下的超导。

如今，超导的故事还在继续......

作者：闫一米 编辑：学术君