今天小編分享的科學經驗：第四次工業革命，來了嗎？，歡迎閲讀。
以下文章來源于非凡油條 ，作者豆沙包
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7 月 22 日，韓國研究團隊發布論文表示發現室温常壓超導材料，一時間引發全球關注。相關的研究團隊進行復現之後，發現結果無法同時符合超導體的兩大特性。幾十年來，人類對于室温超導的研究從未停止，但由于缺乏理論基礎，仍沒有令人滿意的結果。室温超導一旦實現，将對人類的能源體系、信息傳輸體系、醫療領網域、交通領網域等產生革命性的影響，人類世界或進入 " 第四次工業時代 "。
" 又 " 發現室温超導了？
7 月 22 日，韓國量子能源研究中心公司相關研究團隊發布論文，表示他們發現了全球首個室温超導材料——改性鉛磷灰石晶體結構（下稱 "LK-99"）。
該韓國研究團隊的研制過程是：将幾種含有鉛、氧、硫和磷的粉末狀化合物混合在一起然後在高温下加熱數小時粉末發生化學反應，最終得到 LK-99。
研究人員測量了 LK-99 在不同温度環境下對電流通過的阻力，發現其電阻率從 105 ℃時的較大正值急劇下降到 30 ℃時的幾乎零電阻。
此外，LK-99 的臨界温度為 127 ℃，這意味着這種材料可以很容易在地球上的所有環境中使用。
基于這兩種效應，韓國研究小組确信 LK-99 是一種室温超導體。
雖然這一發現令外界非常興奮，但這并不是第一個聲稱實現室温超導的研究。
2016 年，德國萊比錫大學的一個團隊在《新物理學報》上發表論文，稱在巴西的一個石墨礦裏找到了室温超導體。
2018 年，印度科學理工學院的一個團隊在 arXiv 上發布論文，宣稱發現了室温超導材料，并公布了一些實驗數據。
2020 年，美國的羅切斯特大學物理學教授蘭加 · 迪亞斯在 Nature 上發表論文，宣布找到了室温超導材料，但需要高壓環境。
2023 年 3 月，迪亞斯又發表了一次論文，聲稱找到了室温超導材料。
而以上這些研究，都很難被重復實驗所驗證。
有的根本沒有公布成分結構或者制備方法，有的實驗現象極有可能是假象，有的實驗數據極有可能不可靠。
因此，室温超導的發現需要科學界進一步嚴格和獨立的重復實驗和驗證，才能得到廣泛的接受和認可。
我國的華中科技大學、東南大學、北京航空航天大學等的研究團隊宣布自己在進行重復實驗
8 月 1 日，華中科技大學材料學院博士後武浩、博士生楊麗，在常海欣教授的指導下，完成了首次復現驗證，合成了可以磁懸浮的 LK-99 晶體。
然而，磁懸浮只能證明 LK-99 具有抗磁性，無法證明 LK-99 是否有零電阻特性。
東南大學孫悦團隊 6 片樣品中的 1 片樣品觀察到 110K 電阻降低，但沒有測量到完全抗磁性，實驗者推測樣品中超導組分很低。
北京航空航天大學的研究團隊表示，成功制備了 LK-99 材料，但沒有觀察到磁懸浮現象和零電阻現象。
總體來看，國内的復現成果并不理想，韓國當地也開始 " 打假 "。
8 月 2 日，韓國超導學會宣布成立 "LK-99 驗證委員會 "，檢驗該成果的真實性。
截至目前，學會根據兩篇論文中提供的數據和已發布的視頻，宣布 LK-99 不能被稱為室温超導體。
盡管 " 人類實現室温超導 " 這一美好願景在希望和失望之間反復，但不論真假，我們總會為了人類的未來發展而探尋。
室温超導的實現堪比 " 煉丹 "
1911 年，荷蘭物理學家昂内斯發現，當温度降低至 4.2K（約 -268.95 ℃）時，浸泡在液氨裏的金屬汞的電阻會消失。
自此，汞成為了科學家發現的第一個超導體，其超導 Tc 為 4.2K。
" 超導 Tc" 指的是超導轉變温度，也就是超導體由正常态進入超導态的温度。
1933 年，邁斯納發現，當材料處于超導态時，其内部磁場為零，展現出完全抗磁性，這也被稱為邁斯納效應。
至此，零電阻和完全抗磁性成為了驗證是否為超導體的兩大重要特性。
然而，在之後的研究中，科學家們發現材料實現超導的最高温度都在 -243 ℃以下，這成為了當時超導 Tc 的上限。
直到 1986 年，IBM 的研究人員格奧爾格 · 貝德諾茲等人靠陶瓷材料打破了超導的温度限制，開啓了 " 高温超導 " 研究時代。
然而，" 高温超導 " 也只是相對 " 高温 "，這些超導材料需要的最高温度仍在 -196 ℃以下。
不過，這接近 50 ℃的温度差依然帶來了不少好處。
最主要的好處在于超導材料的冷卻工具由液氨變成了液氮，它比最初用作冷卻超導材料的液氦便宜了超 90%。
當然，這也激勵了無數的研究人員，打破了人們心中的超導 Tc 設限，從而追逐更高的目标：" 室温超導 "。
" 室温 " 指的是地球上的正常環境温度，通常默認是 27 ℃，這與 " 高温超導 " 的温度差超過了 150 ℃，難度可想而知。
最近這十多年，多個實驗團隊宣稱實現了室温超導，但都是 " 烏龍實驗 "。
室温超導難以實現的主要原因在于缺乏充足的理論基礎，是否成功需要 " 碰運氣 "。
在理論基礎方面，迄今為止，人類還沒有完全理解超導體的原理。
發現超導現象的前幾十年裏，研究者們都很難理解為什麼超導體在極低温狀态下沒有電阻。
直到 1957 年，物理學家約翰 · 巴丁、萊昂 · 庫珀等人提出的BCS 理論才對常規超導體有了微觀層面上的解釋力，并得到同行認可。
但随着高温超導體發現，BCS 理論的局限性也展現出來。
因此，對于高温超導（尤其是室温超導）的研究，是一個充滿偶然性的過程。
例如，現在幾類重要的超導材料，都是非超導研究者在做其他研究時無意中發現的。
經過幾十年的發展，人們為了找到适合人類發展的超導體，超導研究的對象從簡單金屬到合金，再到復雜化合物，仍然沒有找到真正的室温超導。
許多人調侃尋找室温超導體就像 " 煉丹 " 一樣，并非沒有道理。
在尋找材料的過程中，研究者們也會借助一些輔助工具：前期是 " 極低温 "，後期是 " 極高壓 "。
目前為止，借助 " 高壓環境 " 做出來室温超導材料的只有蘭加 · 迪亞斯團隊，但沒有同行能夠復現他們的研究，他們發表在 Nature 上的論文因為同行質疑太多被迫撤稿。
其實，對于室温超導的研究，不乏一些類似迪亞斯團隊的研究亂象。采用復雜的材料和方法得出難以復現的結果，這本質上是急功近利的行為。
室温超導的研究，還有很長一段路要走。
室温超導或開啓 " 第四次工業革命 "
為什麼 " 室温超導 " 能引發全球性的關注？
首先，室温超導的零電阻特性将改變能源消耗模式。
傳統輸電的傳輸效率通常是 10% 左右，而室温超導可以接近 100% 的傳輸效率輸送電流，做到零損耗。
該技術一旦鋪開，人類可以随心所欲的把電力輸送到全球的任何一個角落，而傳統化石能源也将徹底的退出歷史舞台，全球的結構能源也将會被颠覆。
其次，室温超導材料将大大提高超導在通信、交通、醫療等領網域的應用能力。
在通信領網域，室温超導可以讓手機不再燙手，可以在幾秒内完成充電。
芯片行業的熱功耗将達到歷史的低點，量子計算機能夠在室温下穩定運行。
在交通領網域，磁懸浮列車也将會成為主流，室温超導讓 1000 公裏每小時的速度變得可實施。
電動汽車将有所加持，幾分鍾就能夠輕松完成續航；電動飛機或許能夠發明出來。
在醫療領網域，室温超導能以常規材料無法達到的磁場強度、磁場梯度與磁場均勻度，提高醫療檢測的精确性。
目前來看，超導材料最常見的應用場景就是 MRI（磁共振成像）與 MCZ（磁控直拉單晶硅技術）。
MRI 是目前應用最廣泛也最精确的醫療影像儀之一，室温超導可以實現 MRI 的平價化，讓更多的人看得起病。
MCZ 是目前國内外生產 300mm 以上大尺寸半導體級單晶硅的最主要方法，對半導體領網域的發展起着重要作用。
此外，室温超導的實現将極大地促進超導產業的發展。
在工業上，超導材料分為低温和高温兩大類，以 Tc=25K（-248.15 ℃）為界限區分。
低温超導材料具有優良的機械加工性能，已發展出較為成熟的產業鏈，目前已實現商業化的材料有 NbTi（铌钛）和 Nb3Sn（铌三錫）。
高温超導材料存在加工脆弱性的問題，需要用金剛石頂砧或者各種大型壓機來實現。
故而，高温超導的生產成本較高、生產難度較大，仍在商業化的初期階段。
不過，這兩種材料都需要超低温環境來确保運行，這極大地增加了超導材料的應用和維護成本，因此無法在低成本下被大規模應用。
如果能夠實現室温超導，将極大地節省超導材料的應用成本，在節省能源損耗的同時也能夠提升能源傳輸的可靠性，提供更強大的磁場支持。
甚至有聲音認為，室温超導的實現将開啓第四次工業革命，在環保的基礎上實現人工智能的飛速增長。
綜合以上分析，我們也不難理解為何每一次 " 室温超導 " 的突破性研究成果都能引起全球科學家的關注。
室温超導的實現，将深刻變革當前的能源體系、信息傳輸體系，并在一定程度上影響醫療檢測、高速交通乃至可控核聚變等諸多領網域。
盡管目前相關技術仍不成熟可靠，但每一點技術革新的可能都值得持續關注。
" 室温超導 " 攪動資本市場
室温超導的應用前景，不僅讓科學界堅持不懈地探索，也讓資本市場為之瘋狂。
韓國團隊發現室温超導的消息一出，全球超導概念股瘋狂上漲。
在韓國，部分超導概念股 6 個交易日累計漲幅分别達到 260% 和 170%，并連續 3 天上碰漲停板；在美國，美股超導盤前漲幅也超 100%。
8 月 2 日，A 股也刮起了超導旋風。永鼎股份、創新新材、百利電氣、中孚實業、東方钽業、精達股份等超導概念股，開盤觸及漲停，後有所回落。
資本市場是逐利的，熱衷于抓住熱點概念進行短線炒作。
就投資杠杆界而言，他們不會等待 " 這究竟是不是真的室温常壓超導 " 的結論，他們只需知道 " 機不可失，失不再來 "，就可以賺得盆滿缽滿。
當然，換個角度來看，資本市場對室温超導概念的瘋狂追捧，實際也表明了人們對這一困難重重但可能會改變世界的科學研究充滿了期待。
美國方面報告稱，"2022 年全球超導市場規模為 67.7 億美元，預計到 2032 年将達到 173.7 億美元，2023 年至 2032 年復合年增長率為 9.97%"。
我們也希望，在科學家們前赴後繼的努力下，室温超導研究領網域不再只有 " 狼來了 "，能真正盡早造福人類社會。
然而，受此影響的上市公司卻不一定是和 " 室温超導 " 相關的。
以金屬制品為主營業務的法爾勝在 7 個交易日内出現 4 日漲停，法爾勝于 7 月 27 日和 8 月 2 日晚間分别發布股票交易異常波動公告。
主要生產易拉罐材料等鋁產品的中孚實業出現了 2 日漲停，并收到了關于公司股票交易異常波動的征詢函。
不得以，中孚實業對超導概念進行了澄清，稱公司所參與的高温超導項目，其主要成果和應用與中孚實業的主營業務無關。
除了中孚實業之外，騰亞精工等相關上市公司也紛紛 " 撇清關系 "。
目前來看，A 股真正從事超導產業化的上市公司，都跟室温超導沒有什麼關系。
超導產業化的上市公司以西部超導和永鼎股份為典型代表，恰好代表了當前超導產業化的兩個方向——低温超導和高温超導。
西部超導基于 NbTi（铌钛）、Nb3Sn（铌錫）铌基合金低温超導材料，研發生產低温超導的相關應用。
永晶股份的主營產品是第二代高温超導帶材及其應用設備，2022 年實現了產業化供貨。
上市公司代表的是成熟技術產業化的成果，而一些初創公司的發展更能看出前沿技術的初步應用情況。
近年來，我國超導領網域的融資事件多集中于高温超導領網域。
2022 年，蘇州 " 八匹馬超導 " 完成了新一輪數千萬元 A+ 輪融資。而成立不久的高温超導技術平台公司 " 翌曦科技 " 也完成了 5000 萬元種子輪融資。
結合一二級市場來看，室温超導的商業應用還沒有看到蹤迹，能夠實現大規模商業化落地的超導技術仍然以低温超導和高温超導為主。
随着材料復現結果的逐步确認，室温超導主題投資将告一段落，但人類對室温超導的探尋将一直持續下去，未來可期。
至于所謂 " 第四次工業革命 "，則是人們的美好願望。ChatGPT 橫空出世的時候，很多人也説 " 第四次工業革命來了 "，但半年後熱度消退了不少。如果我們真的身處所謂 " 第四次工業革命 "，也有可能只是看着這些創新逐步落地，這是一個漸變的過程，幾年後才會恍然大悟——原來科技已經進步了這麼多。
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