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2004年-20年超导技术领域从中国追赶世界到世界追赶中国

来源:爱游戏平台下载    发布时间:2024-07-04 12:33:42

  2023年7月22日,韩国两篇室温超导材料的论文,发布到arXiv预印版平台上,引起了全球科学界的热议。

  arXiv预印版平台于1991年8月14日,由物理学家保罗·古茨温创建,共同创建人还有李开复。

  创建之初,它是作为一个分享物理学研究成果的网站,用来分享和交流,后来逐渐增加了数学、计算机、经济、生物等学科,现在是美国康奈尔大学在维护。

  什么叫预印版呢?实际上就是没有经过同行评议、验证过的,也没有在其他国际正式期刊发表过的,可以说就是初稿,并且只管发布,不对内容做审议,也就是内容质量是没办法保证的。

  因为做理论研究很难,有一点点的进步,但是还没明确的结论之前,很难去发表在正式的期刊上。那么发布在arXiv预印版平台,就可以证明你在这方面做了研究。

  这次韩国一共发表了两篇,都是2023年7月22日发布,一篇是7:51发布,另一篇是10:11发布。

  这两篇内容一经发布,就在全球引起热议,因为如果真的发现了室温超导,那么就是妥妥的会改变世界了。

  1911年,荷兰物理学家昂内斯发现了零下268.8摄氏度,汞金属电阻为0,也就是超导。于是汞成了全球发现的头一个超导体。

  随后的100多年,人类都在不断研究,让超导体能接近室温条件存在,毕竟材料是需要离开实验室,应用到生活当中的。

  室温超导是100多年来,科学界的梦想,有10人因为超导研究获得诺奖,我国的国家科学奖也多次发给超导领域的研究者。

  7月22日,韩国宣布成功合成了127摄氏度下的铅-磷灰石LK-99室温常压超导体。

  7月28日,韩国这个研究团队表示,相关联的内容并没有完成,并且“有很多错误”,其中一名小组成员未经团队许可,擅自违规发布,已经要求平台下架。不过8月2日查询,内容依然没有下架。

  先发布的一篇,作者是李锡培、金智勋、权英完。这个权英完是高立大学的研究人员,团队表示正是权英完未经团队许可擅自发布。

  后发布的一篇,作者是李锡培、金智勋、金贤卓、吴根镐。能够正常的看到权英完不在作者之列。金贤卓在美国教物理,他接受美国媒体采访时表示,“还有很多缺陷”,“未经他本人允许的情况下发布的”。

  而这个权英完,正是这个研究团队的CTO,不过他2023年上半年已经离职,因此团队声称他的所作所为跟团队无关。

  李锡培是团队负责人,尽管他表示并没有准备好发表相关研究成果,但实际上他们早在2023年4月份,就把相关联的内容发布在韩国国内的科学期刊上了。同时把这些材料向国际期刊申请了审查。也就是并非“没有准备好”。

  2023年7月31日,这个团队的成员金贤卓表示,已经修正了内容中的错误,重新发表。

  经过查询,能够正常的看到,7月29日,经过修改的版本就重新发布了,也就说所谓“小组成员擅自违规发布,已经要求arXiv平台下架”根本就不存在。难道是已经没办法取得联系的权英完,义务帮团队进行了修改?权英完既然已经离职几个月了,自然没有办法获得新的实验数据了。

  我们仔细分析了他们的数据,从三个方面——电阻、磁化和磁悬浮,都不足以说明它是超导现象(材料)。

  目前下定论还为时过早,他们还没有正真获得这些样本超导性的有力证据,因为缺乏超导性的明确标志,如磁场响应和热容量。

  韩国研究团队公布的超导体极大概率不是室温超导。韩国团队报道的测试手段和方法,并不是很正统的超导材料验证实验。他们报道材料的合成方法非常明确且简单,但测试方式和数据的呈现形式以及数据的严谨程度都非常粗糙,更和国际认可的一些验证超导性能的测试方法差距很大。

  关于超导的研究,上海研究团队表态了,结果基本就定了。至于为什么,下一部分内容解释。

  在改性铅磷灰石中存在室温超导体的说法在大多数情况下要更仔细的再研究,特别是在电传输特性方面。

  中国科学院金属所沈阳所研究团队则经过实验后,在arXiv平台上发布了韩国团队研究成果没办法证实的内容。

  但随后研究团队就出来辟谣了,团队只是合成了可以磁悬浮的LK-99晶体,并非证明是室温超导。显然这是一场自媒体断章取义的自嗨。

  “有很多错误,却只修改了一处错误”、“声称成员违规发布,要求平台下架,却修改后再次发布”、“团队没有准备好,不准备公开,却在4个月前已经在韩国期刊发表”,至此,已经很明白了,这件事很韩国。

  这件事,可能就这么淡下去,但是事件却在我国炸出了一群盲目崇拜国外的群体,殊不知,在超导领域,我国早就远远抛开了其他国家。

  超导体,是在某一温度电阻为0的材料,如果能实现应用的话,无论是储能、磁悬浮列车、输电等等,都将产生天翻地覆的变化。

  我国单单是输电,一年的损耗就不低于1000亿度电。在超导材料没有实现之前,我国点的科技树是特高压。这也是韩国团队LK-99发布后,很多人带节奏黑我国特高压技术的原因,他们笃定地认为中国点歪了科技树。

  发现可以在实际生活中应用的超导材料,是科学界的梦想,但是这个梦想,100多年以来,仍然没有实现。

  尽管超导是荷兰物理学家发现的,但是如今,引导超导研究的,却是中国,虽然我们起步很晚。

  这时候,我国低温物理研究所建设还没有几年,低温物理研究所是洪朝回国后开始建设的,正好为低温超导研究提供了研究基础。

  1965年,管惟炎团队成功制造出中国首个强磁场超导磁体,能够说是中国超导研究的一大步。

  1973年,国际研究发现超导材料铌锗合金,但是转变温度要达到-249.92℃。这项纪录保持了13年。

  1986年,美国贝尔实验室的柏诺兹和缪勒研究出了转变温度为-235.15℃的超导材料。

  1968年,物理学家麦克米兰提出,超导体的转变温度不可能超过40K(-233.15℃),这被物理学界称之为“麦克米兰极限”。

  就在1986年,我国中科院物理所的赵忠贤研究团队,制造出来零下224.55摄氏度的锶超导材料,让国际科学界为之一震。

  随后美国华裔科学家朱经武和吴茂昆也制造出了类似材料,不过转变温度只有-234.15摄氏度。跟中国团队还是有差距。

  1987年1月,日本研究团队宣布,制取了-230.15℃、-227.15℃的超导材料。

  随后,我国宣布,制取了转变温度为-224.55℃的超导材料。很快日本宣布,制取了-220.15℃的超导材料。

  1987年,朱经武干脆联系我国赵忠贤团队,一同研究。因为此前赵忠贤团队曾带研究团队赴美国交流学习。

  这一年,朱经武和赵忠贤共同发现了新的高温超导材料,-185.15℃,直接打破了液氮77K的“温度堡垒”,这是一项划时代的进步。

  1987年2月15日,美国华裔科学家朱经武、吴茂昆宣布制取-175.15℃的超导材料。

  仅仅过了5天,2月20日,中国团队宣布,制取了转变温度高于-173.15℃的超导材料。这一次发现,被全球科学界认为中国走到了全球超导研究的排头。

  1987年3月3日,日本团队宣布发现了转变温度为-150.15℃的超导现象。

  1987年3月27日,美国团队宣布发现了-33.1℃的超导现象。这要是属实,将是超导一个重大进步。

  1988年,日本开始在材料领域展现实力,日本研发出了-165.1℃的超导材料。

  1988年,赵忠贤团队率先获得转变温蒂高于-173.15℃的铋系氧化物、铊系氧化物超导体。

  此后,转变温度在-150.1℃的铊系化合物超导材料、转变温度在-140.1℃的汞系化合物超导材料相继被发现。如果实现高压,汞系化合物的转变温度,甚至能达到-111.15℃。

  超导材料研究,毕竟还是要实际应用,并且研究方向很多:金属超导体、合金超导体、铜氧化物超导体、重费米子超导体、有机超导体、铁基超导体和其他氧化物超导体。

  就这样,做了相关投入的国家,互相追追赶赶几十年,但时间不会总是陪着人类演戏。

  2004年,中国的超导电缆经过测试,正式并网应用,全球仅有中国、美国、丹麦三个国家有此应用。

  丹麦的超导电缆是2001年5月28日投入到正常的使用中的,总共只有3段30米长的电缆。

  2007年2月,日本东京工业大学宣布,发现了-251.15℃的氟掺杂镧氧铁砷化合物超导材料。

  2008年3月25日,中科大和中科院物理所研究人员发现了-233.15℃的非传统超导材料。

  就在这一年,我国赵忠贤团队将铁基超导体的临界温度提高到了-218.15℃,直接被国际学术界评为“全球领先”。

  自此,无论是铁基等超导材料,还是超导理论研究,几乎都是中国科学家率先开展,也就是说,无论是超导材料还是超导理论,中国已经走在了世界前面,并且与其他国际团队保持着差距。

  这也是为什么,韩国发布了LK-99室温超导材料,国际上都看重中国的复现验证的缘故。

  随后,长沙磁浮快线线、广东清远磁浮旅游专线、凤凰磁浮观光快线等纷纷上马。

  超导材料,分为低温超导材料和高温超导材料。低温超导材料需要液氦,成本高,制取难,2/3储量在美国,因此一直无法大规模应用。

  德国研究高温超导电机是2001年,但是功率很低,仅有400千瓦,一直到2011年才正式推出4兆瓦的高温超导电机。

  韩国2003年开始研究高温超导电机,刚推出来的产品只有75千瓦,2007年正式推出1兆瓦的高温超导电机。

  这一组参数一看,应该就明白了,韩国即便是堆参数,也没有拿到好数据。甚至可以说,只有中国和美国的高温超导电机可以实际应用。

  此前,我国一直在研究低温超导电机,并且早在20世纪90年代就出了产品。为了弥补高温超导电机方面的技术空白,712所承担了研制任务,并于2007年推出了样机,2012年4月推出了正式产品。

  2013年,我国决定研制这类设备,但是目标是兆瓦级超导加热技术,并且采用了和德国、韩国截然不同的技术路线年,江西即研制出了同种类型的产品,此前,我国的高性能铝材都需要进口。世界首台兆瓦级高温超导感应加热设备,已经于2023年4月在黑龙江投产,把铝材从20℃加热到403℃,从之前的9个小时,缩短到了10分17秒。

  中科院研究人员称,给德国、韩国5年-10年,也造不出来同样级别的装备。

  2020年9月,长三角超导产业链联盟成立,上海奥盛集团、上海国际超导、上海超导、上创超导、苏州新材料所、安徽万瑞等均在列。这时候,中国的超导技术,已经从几十年前的中国追赶世界,到了世界追赶中国。

  早在2011年,上海就开始培育高温超导材料企业,上创超导、上海超导等企业就是这时候成长起来的。

  起初几家企业也想过跟美国一起搞合作研究,但是美国直接拒绝了。于是各家企业“抛弃幻想、踏踏实实”搞研究和积累。

  2021年12月,全球首条超公里级高温超导电缆商业化示范段,在上海正式投运。很简单,这说明中国超导输电应用,其他几个国家已经望尘莫及。

  上海超导的“三色圆珠笔式”超导线就在研究,一直只有试验报道。上海超导表示,超导线缆方面,国外追赶中国,还要10年。

  ,而且镍氧化物和铜氧化物的理化属性完全不一样,王猛团队的这个成果,有助于解决高温超导的机理的理论空白。

  在中国超导团队收到大量赞誉后10天,即7月22日,韩国发布了关于的室温超导的内容,然而这一次,韩国收到的却是大量质疑。在世界顶尖学术期刊,可以搜到大量关于超导的研究内容,且多来自中国团队。

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