“室温超导”刷屏，但还没到讨论商业化的时候

出品 | 虎嗅科技组

作者 | 丸都山

编辑 | 陈伊凡

头图 | 视觉中国

 

一夜之间，超导领域似乎向前跨越了一大步。

 

3月7日，美国罗切斯特大学的物理学家朗加·迪亚斯及其团队在美国物理学会会议上宣布，他们已经创造出一种在室温和相对较低压力条件下工作的超导体。

 

根据该团队在《Nature》上发布的论文，他们找到的新材料为氢、氮和纯镥制成的三元氢化物“LNH”，并通过实验证明了这种材料在室温条件下（约21摄氏度），电阻降至为零。尽管在这一过程中，仍需要1GPa的压力（约为1万个标准大气压）才能实现超导性能，但对于之前动辄需要数百万个大气压的超导材料而言，这项突破已经足够令人振奋。

材料在温度及压力变化下，实现超导状态的过程，图片来源：Nature 

不过，这项发现在公布后，随即就受到了来自业界的广泛质疑，首先是迪亚斯团队的数据处理方式不止一次被爆出问题，其次即使这项研究真的让“高压室温超导”成为现实，那么它是否具备商业化的价值？

 

“现在讨论室温超导商业化的问题为时过早”，中科创星创始合伙人米磊向虎嗅表示，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（零下269度的液氦环境）和高温超导（零下196度以上）为主。

 

不过，从市场表现来看，“室温超导”的概念还是成功挑动起投资者们的兴奋神经。3月9日开盘，包括永鼎股份、百利电气等多支“超导”板块概念股集体一字涨停。

 

那么这项“未经证实”的技术突破，究竟是否值得被关注？

 

开启电力新纪元

 

超导体自1911年被发现以来，就被赋予了强烈的科幻色彩。

 

从材料性质上来看，超导材料的第一个特性，就是字面意义上的“超导电性”。通常情况下，人们日常接触到的绝大部分电力相关应用都是基于含有电阻的电路，电阻将电能在传输的过程中转化为热能，这会直接导致电器发热和电力损耗。

 

比如在远距离电力输送时，即使采用特高压直流的输电方式，电力损耗也普遍在15%以上，但如果电路中的电阻为零，那么理论上几乎可以实现“无损输电”。

 

而超导材料的另外一项特征就是“完全抗磁性”，即在磁场强度低于临界值的情况下，磁力线无法穿过超导体，超导体内部磁场为零的现象。利用这一特性加工的元器件由于没有摩擦力，因此制动效率和速度将会被大大提升，因此非常适用于磁悬浮交通和磁悬浮机械等领域。

 

由此可以看出，几乎一切有关于“电”的场景中，超导材料的应用都将使其发生质的改变，甚至可以说，超导材料有望成为下一场科技革命的重要推手。

 

但就如所有前沿技术一样，超导材料的开发仍难点重重。

 

首先是温度，在超导体被发现时，科学家将汞冷却到4.2K（开尔文，约合-269摄氏度），在此环境下，电子实现了无阻碍的运动。不过，这种已经逼近“绝对零度”的条件自然无法得到商用，因此在随后百年的时间里，科学家们想方设法地提高材料的临界温度。

 

1987年，物理学家吴茂昆和朱经武在在钇钡铜氧系材料上把临界超导温度提高到90K以上，突破了液氮的“温度壁垒”（77K）。

 

此后，科学界把临界温度高于77K（-196摄氏度）称之为“高温超导”。需要说明的是，它是指一些具有较其他超导物质相对较高的临界温度的物质在液态氮的环境下产生的超导现象，并不是真正意义上的高温。

 

2015年，德国物理学家米哈伊尔 · 埃雷梅茨研究小组曾报告，硫化氢可在 203K（约 - 70°C）温度下出现超导电性，但前提是需要施加高压到 220GPa。三年后，德国化学家发现十氢化镧在压力为 170GPa，临界温度 250K（-23℃） 下有超导性出现。

 

至此，超导材料的临界温度已经被大大提高，但前提是必须要满足超高压的条件。

 

这也是为什么本次迪亚斯课题组的研究发现能在全球范围内引起热潮，它同时满足了两项条件：室温，以及“相对较低”的压力需求（1GPa）。

 

商业化仍需时间

 

不过，由于迪亚斯团队的科研成果有些“过于震撼”，结合此前这支团队在发现金属氢、以及被Nature强制撤稿的争议，此次成果也难免被人怀疑。

迪亚斯团队通过两枚金刚石对顶砧间的挤压实现高压，图片来源：Nature

但我们不妨做个大胆的假设：如果此次迪亚斯团队发现的三元氢化物能够满足实现室温超导，这对科技行业，乃至人类社会意味着什么？

 

首先需要澄清一个误区，近日业界盛传的“室温超导”在量子计算上的应用，这混淆了超导体的应用场景。 “超导量子计算必须在接近‘绝对零度’的条件下才能运行，它利用的是量子特性，需要20mk以下的极低温才能解决材料量子噪声。”米磊解释道。

 

米磊认为，这项发现如果属实，它最大的意义可能是在可控核聚变。

 

“超导体产生的强磁场可以作为磁封闭体，将反应堆中的超高温等离子体包围并约束起来。”米磊认为，“室温超导”有望解决磁约束核聚变的核心问题，将大幅提高后者的商业化进程。

 

“但现在讨论这些问题太早，室温超导现阶段远远不具备商业化的条件，仅从材料制备来看，成本能否得到控制都还是个未知数。”米磊表示，室温超导的商业化落地时间现在还无从判断。

 

不过，这并不代表超导技术陷入了“死胡同”。目前低温超导材料已经大规模量产，高温超导材料正在高速发展中，由于高温超导材料的快速进步，国内外已经催生了20多家可控核聚变创业公司了。作为一家专注于早期硬科技领域的风险投资机构，米磊所在的中科创星已经投资了三家国内从事高温超导材料上下游领域研究的公司。

 

就像OpenAI的CEO山姆·阿尔特曼解释他投ChatGPT的逻辑一样：“我喜欢在现阶段看起来不可思议，却很有可能很快实现的技术上大举投入”。米磊也表示，“或许超导研究的商业落地较长，但它终究是一项有可能引领新一轮科技革命的投资，而且国内相关领域的研究较国际水平基本处于同一起跑线上。”