近一段時間以來，韓國科學家宣布發(fā)明室溫超導LK-99的消息持續(xù)發(fā)酵，據說這是一種在常壓下能在127℃以下表現(xiàn)為超導體的材料，由一種改性的鉛磷灰石材料，由銅、鉛、磷、硫等元素組成。這一發(fā)現(xiàn)引起了全球的關注和討論，因為如果真的實現(xiàn)了室溫超導，那么將會對電力、通信、計算、交通等領域產生巨大的影響和革命。

(資料圖)

眼下，韓國室溫超導的真實性和可靠性正被全球諸多實驗室進一步的驗證和復現(xiàn)，但它引起的“軒然大波”仍在持續(xù)發(fā)酵。為什么超導現(xiàn)象受到如此 “追捧”？中國在這一領域又有哪些貢獻呢？

何謂超導和超導體？

超導概念最早由荷蘭物理學家海克?卡末林?昂內斯在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)象稱為超導性。后來昂內斯和其他科學家陸續(xù)發(fā)現(xiàn)其他一些金屬也是超導體。1935年，德國人倫敦兄弟提出了一個超導電性的電動力學理論……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。換句話說，目前超導材料的最高臨界溫度已經達到了203K。

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

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

超導材料為什么這樣“紅”？

超導材料為什么重要？因為它是一種具有巨大潛力和前景的材料，它將改變未來世界的許多方面：

超導材料可以用于制造高效的電力輸送和儲存系統(tǒng)，減少能源損耗和環(huán)境污染。例如，超導電纜可以在低電壓下傳輸大電流，節(jié)省空間和成本。超導儲能器可以在不同的電網之間平衡電力需求和供應。

超導材料可以用于制造強大的磁體和電機，提高性能和效率。例如，超導磁體可以產生高達數十特斯拉的磁場，用于核磁共振成像、粒子加速器、核聚變等領域。超導電機可以實現(xiàn)高速、低噪音、低溫的運行，用于飛機、火車、風力發(fā)電等領域。

超導材料可以用于制造量子計算機和量子傳感器，開拓新的信息技術和測量技術。例如，超導量子比特可以實現(xiàn)快速、可控、可擴展的量子運算，用于解決復雜的優(yōu)化、加密、模擬等問題。超導量子干涉儀可以實現(xiàn)高靈敏度的磁場、重力、溫度等物理量的測量。

以下是一些已經商業(yè)化的超導產品，主要應用在醫(yī)療、電力、交通、科研等領域。

?超導磁共振成像儀（MRI）是一種利用超導磁體產生強磁場，對人體進行掃描和診斷的醫(yī)療設備。超導MRI具有高分辨率、無輻射、三維立體掃描等優(yōu)點，已經廣泛應用于全身各部位臟器的疾病診斷中。

?超導電纜是一種利用超導材料制成的零電阻輸電線路，可以實現(xiàn)高效、低損耗、低溫的電力輸送和儲存。超導電纜可以節(jié)省空間和成本，減少能源損耗和環(huán)境污染，提高電網的穩(wěn)定性和安全性。

?超導磁懸浮列車（Maglev）是一種利用超導材料產生的強磁場和抗磁性，使列車懸浮在軌道上運行的交通工具。超導磁懸浮列車具有速度快、噪音低、運行平穩(wěn)、能耗低等優(yōu)點，已經在日本、中國等國家投入運營或試驗。

?超導量子計算機是一種利用超導量子比特進行量子運算的信息技術設備。超導量子計算機具有快速、可控、可擴展的特點，可以解決復雜的優(yōu)化、加密、模擬等問題，已經由谷歌、IBM等公司開發(fā)出原型機或商用機。

除了上述超導產品的典型案例，還有許多其他的超導產品正在研發(fā)或應用中，例如超導感應加熱設備、大型粒子加速器、核聚變裝置等。總之，超導技術是一種具有顛覆性創(chuàng)新和黑科技特征的前沿技術，它將為人類帶來巨大的社會和經濟效益。

5月29日在合肥科學島拍攝的全超導托卡馬克核聚變實驗裝置（EAST）

中國超導“戰(zhàn)績”幾何？

根據相關報道，目前在超導技術方面領先的國家主要有中國、美國、日本和歐洲。這些國家在超導材料、超導電力、超導磁體、超導量子計算等領域都有較高的專利申請量和市場價值。這其中，中國的超導產業(yè)發(fā)展可以說迅速而穩(wěn)健，從超導材料的制備、超導線材的生產、超導磁體的設計、超導設備的應用等各個環(huán)節(jié)都取得了顯著的進步和突破。

首先，中國是全球超導第一大技術來源國，占全球超導專利總申請量的82.83%，并擁有一大批代表性的超導企業(yè)和應用項目。如西部超導是一家專業(yè)從事超導材料和高端鈦合金材料的研發(fā)、生產和銷售的企業(yè)，是全球唯一能夠批量生產多種超導線材的企業(yè)，也是國內最大的高端鈦合金棒絲材的技術引領者和供應商。西部超導的產品應用于醫(yī)療、電力、交通、科研等領域，具有高效、低損耗、高性能等優(yōu)點。青島漢纜是全球最大的高溫超導電纜生產商，已經在上海、北京等地建設了多條高溫超導電纜示范線路。

其次，中國在超導技術的應用領域也展現(xiàn)出強大的競爭力和創(chuàng)新能力，尤其在電力、醫(yī)療、交通等領域取得了重大成就和突破。例如，2021年12月，全球首條超公里級高溫超導電纜商業(yè)化示范段在上海正式投運，標志著中國超導輸電應用邁入全球領先行列。成都奧泰是國內最大的超導MRI生產商，已經實現(xiàn)了1.5T、3T甚至7T等多種規(guī)格的超導MRI的商業(yè)化生產。北京四達時代是國內最大的超導濾波器生產商，已經為國內外多個移動通信運營商提供了高性能的超導濾波器產品。

還有，中國在超導技術的前沿領域也不斷探索和創(chuàng)新，如量子計算、量子傳感、量子通信等方向都有重要的研究進展和應用前景。例如，中國科學院物理研究所成功構建了世界上規(guī)模最大的量子計算機原型“九章”，采用了基于超導量子比特的量子計算平臺，實現(xiàn)了66個可控量子比特和81個可控量子比特兩個世界紀錄。中國科學院微電子研究所成功開發(fā)了基于高溫超導單光子探測器（HTS-SPD）的量子傳感器，可以實現(xiàn)對微弱光信號的高靈敏度檢測和分辨。

除了中國，美國則在超導量子計算方面有較強的競爭力，谷歌和IBM等公司已經開發(fā)出原型機或商用機。日本和歐洲則在超導磁懸浮列車和核聚變裝置等領域有較多的實踐和創(chuàng)新。

當然，要實現(xiàn)超導技術的商業(yè)化和普及化，還需要克服一些技術和經濟上的難題。比如，超導材料的制備和性能優(yōu)化、超導設備的設計和制造以及超導技術的經濟性和可靠性等，上述問題還有很長的一段路要走。

（據新華網、央視網、中新網、搜狐、新浪、網易、澎湃等整理報道）