美國科學家表示,他們研製出了第一種可以消除電力傳輸中能量損耗同時具有商業可獲得性的材料,這一突破意味著,續航更久的電池、效能更高的電網以及更先進的高速列車都可能成為現實。
能夠以零損耗傳導電流的材料被稱為超導體,一直以來,它都極難運用到實際中,原因在於它通常需要被冷卻至零下320華氏度(零下196攝氏度)左右的極低溫,而且需要施加極高的壓力才能成為超導態。
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如今,羅切斯特大學(University of Rochester)的一群研究人員報告說,他們研製出了一種可在室溫條件下工作的超導體,並且它對壓力的要求遠遠低於之前發現的超導材料。
據羅切斯特大學機械工程及物理學助理教授、上述研究項目的領導者蘭加・迪亞斯(Ranga Dias)說,此次突破有可能創造出無損電網,以及可用於未來核融合反應堆的更好用也更便宜的磁鐵,諸如此類。這是因為,在日常環境條件下即可運轉的完美導電體不需要昂貴的大型冷卻系統。
「我們或許可以讓磁浮列車行駛在超導軌道上,可以改變電力的存儲與運輸方式,還能讓醫學成像技術發生革命性的變化。」迪亞斯博士說。
超導體身上存在物理學家說的邁斯納效應(Meissner Effect),也就是一種材料排斥其內部磁場的現象。他補充說,如果你把超導體靠近一個磁體,它會懸浮起來。
2020年,他的團隊曾報告說,他們研製出了一種超導體,這種由氫、硫及碳組成的化合物可在與室溫大致相當的環境中工作。然而問題在於,這種材料只有先接受雷射烘烤,並且在一種被稱為金剛石壓腔的設備中,在兩顆金剛石的尖端之間被壓碎,才能達到超導態,而過程中其承受的壓力甚至超過地心壓力。
在新的研究中,研究人員調整了超導體「配方」,將原先加入氫當中的硫和碳替換成氮與稀土金屬鑥,然後再加溫,並放到金剛石壓腔中接受擠壓。該研究成果已於上周三發表在《自然》(Nature)雜誌上。
他們將由此產生的物質命名為「紅物質」(reddmatter),因為他們觀察到在加壓過程中,其顏色由藍變粉紅,然後變成紅色。迪亞斯說,這個名字的靈感來自2009年好萊塢大片《星艦迷航記》(Star Trek)中虛構的黑洞構成物質名稱。
羅切斯特大學的實驗室發現,「紅物質」可以在69華氏度(21攝氏度)、14.5萬磅/平方英寸(地心壓力的約1/360)的壓強下存在。與2020年那一次相比,溫度提高了大約10華氏度,壓強也降到了之前的1/1000左右。