每經(jīng)編輯 杜宇

據(jù)券商中國8月13日消息，美國紐約州立大學(xué)布法羅分校的研究團(tuán)隊公布了一項基于稀土鋇銅氧化物(REBCO)的超高性能超導(dǎo)線材的制備成果，為世界上性能最高的高溫超導(dǎo)線段，同時性價比指標(biāo)顯著提高。

相關(guān)研究成果發(fā)表在最新一期《自然·通訊》雜志上。

參與此項研究的除了來自紐約州立大學(xué)布法羅分校的研究人員之外，還有來自加拿大漢密爾頓的麥克馬斯特大學(xué)以及意大利薩萊諾大學(xué)物理系和薩萊諾的CNR-SPIN單元的聯(lián)合實驗室的研究人員。

根據(jù)實現(xiàn)溫度不同，超導(dǎo)體可分為低溫超導(dǎo)材料和高溫超導(dǎo)材料。低溫超導(dǎo)材料通常需要借助4K(-269℃)的液氦來實現(xiàn)20K以下的環(huán)境來實現(xiàn)超導(dǎo)電性，高溫超導(dǎo)(HTS)所需的溫度相對來說要高得多，通常可以達(dá)到40K(-233℃)，甚至-100℃以上。目前主要得到應(yīng)用的仍然為低溫超導(dǎo)材料。

文章刊登在《自然·通訊》

美國紐約州立大學(xué)布法羅分校的研究團(tuán)隊宣布，新的HTS導(dǎo)線涵蓋所有磁場和從5K(-268℃)到77K(-196℃)的工作溫度范圍。在4.2K時，新HTS導(dǎo)線在沒有外部磁場的情況下，每平方厘米可承載1.9億安培的電流；在7特斯拉磁場下，每平方厘米可承載9000萬安培的電流。

在更高的20K(-253℃)時，在沒有外部磁場的情況下，這些導(dǎo)線每平方厘米仍可承載超過1.5億安培的電流；在7特斯拉磁場下，每平方厘米可承載超過6000萬安培的電流。20K也是商業(yè)核聚變的預(yù)期應(yīng)用溫度。

該研究的通訊作者、紐約州立大學(xué)杰出教授和紐約帝國創(chuàng)新教授阿米特?戈亞爾（Amit Goyal）認(rèn)為，最新的研究結(jié)果將幫助引導(dǎo)行業(yè)進(jìn)一步優(yōu)化其沉積技術(shù)和制造條件，從而顯著提高商用涂層導(dǎo)體的性價比。提高性價比對于完全實現(xiàn)超導(dǎo)體的眾多大規(guī)模、設(shè)想中的應(yīng)用是必需的。

他進(jìn)一步說明，研究的結(jié)果表明，優(yōu)化后的商業(yè)HTS線材仍有顯著的性能提升空間，因此有潛力實現(xiàn)成本的相應(yīng)降低。

我國高溫超導(dǎo)體研究，取得新突破

超導(dǎo)體因巨大應(yīng)用潛力備受關(guān)注，尋找新型高溫超導(dǎo)體是科學(xué)界孜孜以求的目標(biāo)。中國在超導(dǎo)基礎(chǔ)研究領(lǐng)域位于世界前列。

據(jù)復(fù)旦大學(xué)官方微信號7月18日凌晨消息，復(fù)旦大學(xué)物理學(xué)系趙俊教授團(tuán)隊的研究成果以“Superconductivity in pressurized trilayer La4Ni3O10-δ single crystals”為題發(fā)表于最新一期的《自然》（Nature）。

圖片來源：復(fù)旦大學(xué)官方微信號

趙俊教授團(tuán)隊利用高壓光學(xué)浮區(qū)技術(shù)成功生長了三層鎳氧化物L(fēng)a4Ni3O10高質(zhì)量單晶樣品，證實了鎳氧化物中具有壓力誘導(dǎo)的體超導(dǎo)電性 (bulk superconductivity)，其超導(dǎo)體積分?jǐn)?shù)達(dá)到86%，這意味著又一新型高溫超導(dǎo)體被發(fā)現(xiàn)。研究還發(fā)現(xiàn)該類材料呈現(xiàn)出奇異金屬和獨特的層間耦合行為，為人們理解高溫超導(dǎo)機(jī)理提供了新的視角和平臺。

據(jù)上海證券報，6月18日，位于上海的聚變能源商業(yè)公司能量奇點宣布，由能量奇點設(shè)計、研發(fā)和建造的洪荒70裝置成功實現(xiàn)等離子體放電。這是全球首臺全高溫超導(dǎo)托卡馬克裝置，也是全球首臺由商業(yè)公司研發(fā)建設(shè)的超導(dǎo)托卡馬克裝置。

據(jù)央視財經(jīng)，托卡馬克裝置被稱為“人造太陽”，被全球廣泛用來研發(fā)可控核聚變發(fā)電。高溫超導(dǎo)托卡馬克裝置尺寸小、成本低，具有商業(yè)化發(fā)電的潛力。這一裝置的運行標(biāo)志著我國在全球范圍內(nèi)率先完成了高溫超導(dǎo)托卡馬克的工程可行性驗證。

圖片來源：央視財經(jīng)視頻截圖

作為新質(zhì)生產(chǎn)力的重要一環(huán)，可控核聚變具有無限、經(jīng)濟(jì)、可計劃、清潔、安全等諸多優(yōu)點，是解決能源及環(huán)境問題的重要途徑之一。

能量奇點CEO楊釗介紹，洪荒70具有自主知識產(chǎn)權(quán)，國產(chǎn)化率超過96%，其全部磁體系統(tǒng)均采用高溫超導(dǎo)材料加工建造。該裝置的設(shè)計工作開始于2022年3月，總體安裝于今年2月底完工，創(chuàng)造了全球超導(dǎo)托卡馬克裝置研發(fā)建造的最快紀(jì)錄。

“洪荒70”成功放電 （圖片來源：視頻截圖）

去年7月，中山大學(xué)物理學(xué)院王猛教授團(tuán)隊在《自然》雜志刊登了高溫超導(dǎo)材料的科學(xué)成果——首次發(fā)現(xiàn)液氮溫區(qū)鎳氧化物超導(dǎo)體。液氮溫區(qū)指的是溫度在液氮沸點附近的范圍，即約-196°C左右。這是繼中國科學(xué)家1980年代發(fā)現(xiàn)銅氧化物高溫超導(dǎo)體之后，人類發(fā)現(xiàn)的第二種液氮溫區(qū)非常規(guī)超導(dǎo)材料，也是在全球范圍內(nèi)首次發(fā)現(xiàn)的全新高溫超導(dǎo)體系。

何謂超導(dǎo)和超導(dǎo)體？

公開資料顯示，超導(dǎo)概念最早由荷蘭物理學(xué)家?？?bull;卡末林•昂內(nèi)斯在1911年發(fā)現(xiàn)。他在用液氦將汞的溫度降到4.15K時，發(fā)現(xiàn)汞的電阻降為零，于是把這種現(xiàn)象稱為超導(dǎo)性。后來昂內(nèi)斯和其他科學(xué)家陸續(xù)發(fā)現(xiàn)其他一些金屬也是超導(dǎo)體。1935年，德國人倫敦兄弟提出了一個超導(dǎo)電性的電動力學(xué)理論……2019年德國馬普所的Eremets等人再接再厲，在氫化鑭體系中實現(xiàn)了250K的臨界溫度，但是同時需要極高的壓強(qiáng)。

據(jù)了解，目前超導(dǎo)材料的最高臨界溫度已經(jīng)達(dá)到了203K。

超導(dǎo)體是指在極低溫度下，電阻會突然降為零的材料。超導(dǎo)體不僅具有零電阻的特性，而且具有完全抗磁性。超導(dǎo)體電阻轉(zhuǎn)變?yōu)榱愕臏囟?，稱為超導(dǎo)臨界溫度。

超導(dǎo)體已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用于我們的生活、科研和生產(chǎn)等許多方面，如醫(yī)院核磁共振成像、大科學(xué)裝置和實驗室的各種超導(dǎo)磁體等。尤其是高溫超導(dǎo)體已開始得到應(yīng)用，如超導(dǎo)電磁感應(yīng)加熱應(yīng)用于鋁錠的加工和電網(wǎng)限流器等。

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封面圖片來源：：視覺中國（圖文無關(guān)）