美国研究团队重磅公布！全球性能最高，高温超导新突破

每经编辑：杜宇

据券商中国8月13日消息，美国纽约州立大学布法罗分校的研究团队公布了一项基于稀土钡铜氧化物(REBCO)的超高性能超导线材的制备成果，为世界上性能最高的高温超导线段，同时性价比指标显著提高。

相关研究成果发表在最新一期《自然·通讯》杂志上。

参与此项研究的除了来自纽约州立大学布法罗分校的研究人员之外，还有来自加拿大汉密尔顿的麦克马斯特大学以及意大利萨莱诺大学物理系和萨莱诺的CNR-SPIN单元的联合实验室的研究人员。

根据实现温度不同，超导体可分为低温超导材料和高温超导材料。低温超导材料通常需要借助4K(-269℃)的液氦来实现20K以下的环境来实现超导电性，高温超导(HTS)所需的温度相对来说要高得多，通常可以达到40K(-233℃)，甚至-100℃以上。目前主要得到应用的仍然为低温超导材料。

文章刊登在《自然·通讯》

美国纽约州立大学布法罗分校的研究团队宣布，新的HTS导线涵盖所有磁场和从5K(-268℃)到77K(-196℃)的工作温度范围。在4.2K时，新HTS导线在没有外部磁场的情况下，每平方厘米可承载1.9亿安培的电流；在7特斯拉磁场下，每平方厘米可承载9000万安培的电流。

在更高的20K(-253℃)时，在没有外部磁场的情况下，这些导线每平方厘米仍可承载超过1.5亿安培的电流；在7特斯拉磁场下，每平方厘米可承载超过6000万安培的电流。20K也是商业核聚变的预期应用温度。

图片来源：视觉中国（图文无关）

美国纽约州立大学布法罗分校在新闻稿中表示，这是迄今为止报告的所有磁场和工作温度下，临界电流密度和钉扎力的最高值。

“尽管该团队的高温超导薄膜只有0.2微米厚，但它可以携带与商用超导导线相当的电流，而商用超导导线的高温超导薄膜几乎是其厚度的10倍。”该校表示。

该研究的通讯作者、纽约州立大学杰出教授和纽约帝国创新教授阿米特・戈亚尔（Amit Goyal）认为，最新的研究结果将帮助引导行业进一步优化其沉积技术和制造条件，从而显著提高商用涂层导体的性价比。提高性价比对于完全实现超导体的众多大规模、设想中的应用是必需的。

他进一步说明，研究的结果表明，优化后的商业HTS线材仍有显著的性能提升空间，因此有潜力实现成本的相应降低。

我国高温超导体研究，取得新突破

超导体因巨大应用潜力备受关注，寻找新型高温超导体是科学界孜孜以求的目标。中国在超导基础研究领域位于世界前列。

据复旦大学官方微信号7月18日凌晨消息，复旦大学物理学系赵俊教授团队的研究成果以“Superconductivity in pressurized trilayer La4Ni3O10-δ single crystals”为题发表于最新一期的《自然》（Nature）。

图片来源：复旦大学官方微信号

赵俊教授团队利用高压光学浮区技术成功生长了三层镍氧化物La4Ni3O10高质量单晶样品，证实了镍氧化物中具有压力诱导的体超导电性 (bulk superconductivity)，其超导体积分数达到86%，这意味着又一新型高温超导体被发现。研究还发现该类材料呈现出奇异金属和独特的层间耦合行为，为人们理解高温超导机理提供了新的视角和平台。

据上海证券报，6月18日，位于上海的聚变能源商业公司能量奇点宣布，由能量奇点设计、研发和建造的洪荒70装置成功实现等离子体放电。这是全球首台全高温超导托卡马克装置，也是全球首台由商业公司研发建设的超导托卡马克装置。

据央视财经，托卡马克装置被称为“人造太阳”，被全球广泛用来研发可控核聚变发电。高温超导托卡马克装置尺寸小、成本低，具有商业化发电的潜力。这一装置的运行标志着我国在全球范围内率先完成了高温超导托卡马克的工程可行性验证。

图片来源：央视财经视频截图

作为新质生产力的重要一环，可控核聚变具有无限、经济、可计划、清洁、安全等诸多优点，是解决能源及环境问题的重要途径之一。

能量奇点CEO杨钊介绍，洪荒70具有自主知识产权，国产化率超过96%，其全部磁体系统均采用高温超导材料加工建造。该装置的设计工作开始于2022年3月，总体安装于今年2月底完工，创造了全球超导托卡马克装置研发建造的最快纪录。

“洪荒70”成功放电 （图片来源：视频截图）

去年7月，中山大学物理学院王猛教授团队在《自然》杂志刊登了高温超导材料的科学成果——首次发现液氮温区镍氧化物超导体。液氮温区指的是温度在液氮沸点附近的范围，即约-196°C左右。这是继中国科学家1980年代发现铜氧化物高温超导体之后，人类发现的第二种液氮温区非常规超导材料，也是在全球范围内首次发现的全新高温超导体系。

何谓超导和超导体？

公开资料显示，超导概念最早由荷兰物理学家海克•卡末林•昂内斯在1911年发现。他在用液氦将汞的温度降到4.15K时，发现汞的电阻降为零，于是把这种现象称为超导性。后来昂内斯和其他科学家陆续发现其他一些金属也是超导体。1935年，德国人伦敦兄弟提出了一个超导电性的电动力学理论……2019年德国马普所的Eremets等人再接再厉，在氢化镧体系中实现了250K的临界温度，但是同时需要极高的压强。

据了解，目前超导材料的最高临界温度已经达到了203K。

超导体是指在极低温度下，电阻会突然降为零的材料。超导体不仅具有零电阻的特性，而且具有完全抗磁性。超导体电阻转变为零的温度，称为超导临界温度。

超导体已经被广泛地应用于我们的生活、科研和生产等许多方面，如医院核磁共振成像、大科学装置和实验室的各种超导磁体等。尤其是高温超导体已开始得到应用，如超导电磁感应加热应用于铝锭的加工和电网限流器等。

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更新于：1个月前