2004年2020年,超导技术,从中国

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年7月22日,韩国两篇室温超导材料的论文,发布到arXiv预印版平台上,引起了全球科学界的热议。

arXiv预印版平台是什么,为什么会引起这么大反响?

arXiv预印版平台于年8月14日,由物理学家保罗·古茨温创建,共同创建人还有李开复。

创建之初,它是作为一个分享物理学研究成果的网站,用来分享和交流,后来逐渐增加了数学、计算机、经济、生物等学科,现在是美国康奈尔大学在维护。

什么叫预印版呢?实际上就是没有经过同行评议、验证过的,也没有在其他国际正式期刊发表过的,可以说就是初稿,并且只管发布,不对内容进行审议,也就是内容质量是无法保证的。

那么,为什么不到正式期刊发布,要到arXiv预印版平台发布呢?

因为做理论研究很难,有一点点的进步,但是还没有明确的结论之前,很难去发表在正式的期刊上。那么发布在arXiv预印版平台,就可以证明你在这方面做了研究。

韩国撤回室温超导论文,承认有错误,指责系个人违规发表

这次韩国一共发表了两篇,都是年7月22日发布,一篇是7:51发布,另一篇是10:11发布。

这两篇内容一经发布,就在全球引起热议,因为如果真的发现了室温超导,那么就是妥妥的会改变世界了。

同时也引起了全球的质疑,因为美国团队、印度团队的室温超导闹剧历历在目。

年,荷兰物理学家昂内斯发现了零下.8摄氏度,汞金属电阻为0,也就是超导。于是汞成了全球发现的头一个超导体。

荷兰科学家麦林·昂内斯

随后的多年,人类都在不断研究,让超导体能接近室温条件存在,毕竟材料是需要离开实验室,应用到生活当中的。

室温超导是多年来,科学界的梦想,有10人因为超导研究获得诺奖,我国的国家科学奖也多次发给超导领域的研究者。

7月22日,韩国宣布成功合成了摄氏度下的铅-磷灰石LK-99室温常压超导体。

这一下,全球不少研究团队开始进行验证实验。不过结果并不理想。

7月28日,韩国这个研究团队表示,相关内容并没有完成,并且“有很多错误”,其中一名团队成员未经团队许可,擅自违规发布,已经要求平台下架。不过8月2日查询,内容依然没有下架。

年8月2日查询结果,内容未下架

韩国方面也给了具体解释:

先发布的一篇,作者是李锡培、金智勋、权英完。这个权英完是高立大学的研究人员,团队表示正是权英完未经团队许可擅自发布。

后发布的一篇,作者是李锡培、金智勋、金贤卓、吴根镐。可以看到权英完不在作者之列。金贤卓在美国教物理,他接受美国媒体采访时表示,“还有很多缺陷”,“未经他本人允许的情况下发布的”。

而这个权英完,正是这个研究团队的CTO,不过他年上半年已经离职,因此团队声称他的所作所为跟团队无关。

韩国高丽大学主楼

高丽大学发表声明,无法跟权英完取得联系。

李锡培是团队负责人,尽管他表示并没有准备好发表相关研究成果,但实际上他们早在年4月份,就把相关内容发布在韩国国内的科学期刊上了。同时把这些材料向国际期刊申请了审查。也就是并非“没有准备好”。

而年8月份,李锡培团队就把LK-99申请了专利。

年7月31日,这个团队的成员金贤卓表示,已经修正了内容中的错误,重新发表。

经过查询,可以看到,7月29日,经过修改的版本就重新发布了,也就说所谓“团队成员擅自违规发布,已经要求arXiv平台下架”根本就不存在。难道是已经无法取得联系的权英完,义务帮团队进行了修改?权英完既然已经离职几个月了,自然无法获得新的实验数据了。

这个期间,世界各国的研究也没有闲着。

7月28日,我国南京大学物理学院研究团队表示:

我们仔细分析了他们的数据,从三个方面——电阻、磁化和磁悬浮,都不足以说明它是超导现象(材料)。

英国牛津大学研究团队则表示:

目前下定论还为时过早,他们还没有得到这些样本超导性的有力证据,因为缺乏超导性的明确标志,如磁场响应和热容量。

7月30日,我国上海超导研究团队表示:

韩国研究团队公布的超导体极大概率不是室温超导。韩国团队报道的测试手段和方法,并不是很正统的超导材料验证实验。他们报道材料的合成方法非常明确且简单,但测试方式和数据的呈现形式以及数据的严谨程度都非常粗糙,更和国际认可的一些验证超导性能的测试方法差距很大。

关于超导的研究,上海研究团队表态了,结果基本就定了。至于为什么,下一部分内容解释。

7月31日上午,北京航空航天大学研究团队表示:

在改性铅磷灰石中存在室温超导体的说法可能需要更仔细的再研究,特别是在电传输特性方面。

中国科学院金属所沈阳所研究团队则经过实验后,在arXiv平台上发布了韩国团队研究成果无法证实的内容。

8月1日,一则华中科技大学证实韩国LK-99超导的作品引起热议。

但随后研究团队就出来辟谣了,团队只是合成了可以磁悬浮的LK-99晶体,并非证明是室温超导。显然这是一场自媒体断章取义的自嗨。

美国阿贡国家实验室干脆一点不留情面:

他们的团队简直太业余!他们对超导可能没有理解。

“有很多错误,却只修改了一处错误”、“声称成员违规发布,要求平台下架,却修改后再次发布”、“团队没有准备好,不准备公开,却在4个月前已经在韩国期刊发表”,至此,已经很明白了,这件事很韩国。

这件事,可能就这么淡下去,但是事件却在我国炸出了一群盲目崇拜国外的群体,殊不知,在超导领域,我国早就远远抛开了其他国家。

韩国展示的LK-99材料在超导领域,中国早就远远抛开了其他国家

超导体,是在某一温度电阻为0的材料,如果能实现应用的话,无论是储能、磁悬浮列车、输电等等,都将产生天翻地覆的变化。

我国单单是输电,一年的损耗就不低于0亿度电。在超导材料没有实现之前,我国点的科技树是特高压。这也是韩国团队LK-99发布后,很多人带节奏黑我国特高压技术的原因,他们笃定地认为中国点歪了科技树。

发现可以在实际生活中应用的超导材料,是科学界的梦想,但是这个梦想,多年以来,仍然没有实现。

王猛展示镍氧化物La?Ni?O?单晶超导材料

尽管超导是荷兰物理学家发现的,但是如今,引导超导研究的,却是中国,虽然我们起步很晚。

20世纪60年代,我国开始进行超导技术研究,比国外晚了半个世纪。

年,管惟炎回国,开始带领团队进行低温超导研究。

这时候,我国低温物理研究所建设还没有几年,低温物理研究所是洪朝回国后开始建设的,正好为低温超导研究提供了研究基础。

年,管惟炎团队成功制造出中国首个强磁场超导磁体,可以说是中国超导研究的一大步。

70年代起,我国全国各地成立了很多超导研究团队。

安徽合肥展示全超导托卡马克核聚变实验

年,国际研究发现超导材料铌锗合金,但是转变温度需要达到-.92℃。这项纪录保持了13年。

年,美国贝尔实验室的柏诺兹和缪勒研究出了转变温度为-.15℃的超导材料。

这时候,已经非常接近一个被称作“麦克米兰极限”的数值。

年,物理学家麦克米兰提出,超导体的转变温度不可能超过40K(-.15℃),这被物理学界称之为“麦克米兰极限”。

就在年,我国中科院物理所的赵忠贤研究团队,制造出来零下.55摄氏度的锶超导材料,让国际科学界为之一震。

赵忠贤先生

随后美国华裔科学家朱经武和吴茂昆也制造出了类似材料,不过转变温度只有-.15摄氏度。跟中国团队还是有差距。

年1月,日本研究团队宣布,制取了-.15℃、-.15℃的超导材料。

随后,我国宣布,制取了转变温度为-.55℃的超导材料。很快日本宣布,制取了-.15℃的超导材料。

年,朱经武干脆联系我国赵忠贤团队,共同研究。因为此前赵忠贤团队曾带研究团队赴美国交流学习。

这一年,朱经武和赵忠贤共同发现了新的高温超导材料,-.15℃,直接打破了液氮77K的“温度堡垒”,这是一项划时代的进步。

朱经武

年2月15日,美国华裔科学家朱经武、吴茂昆宣布制取-.15℃的超导材料。

仅仅过了5天,2月20日,中国团队宣布,制取了转变温度高于-.15℃的超导材料。这一次发现,被全球科学界认为中国走到了全球超导研究的排头。

年3月3日,日本团队宣布发现了转变温度为-.15℃的超导现象。

年3月27日,美国团队宣布发现了-33.1℃的超导现象。这要是属实,将是超导一个重大进步。

因为当年,科学界一直认为传统超导体的转变温度无法高于-.15℃。

年,日本开始在材料领域展现实力,日本研发出了-.1℃的超导材料。

年,赵忠贤团队率先获得转变温蒂高于-.15℃的铋系氧化物、铊系氧化物超导体。

此后,转变温度在-.1℃的铊系化合物超导材料、转变温度在-.1℃的汞系化合物超导材料相继被发现。如果实现高压,汞系化合物的转变温度,甚至能达到-.15℃。

超导材料研究,毕竟还是要实际应用,并且研究方向很多:金属超导体、合金超导体、铜氧化物超导体、重费米子超导体、有机超导体、铁基超导体和其他氧化物超导体。

这年来,有10位做相关研究的科学家获得诺奖。

诺奖得主

就这样,做了相关投入的国家,互相追追赶赶几十年,但时间不会总是陪着人类演戏。

年,中国的超导电缆经过测试,正式并网应用,全球仅有中国、美国、丹麦三个国家有此应用。

年,美国造出了30米长的超导电缆。

丹麦的超导电缆是年5月28日投入使用的,总共只有3段30米长的电缆。

年2月,日本东京工业大学宣布,发现了-.15℃的氟掺杂镧氧铁砷化合物超导材料。

年3月25日,中科大和中科院物理所研究人员发现了-.15℃的非传统超导材料。

年,我国首根冷绝缘超导电缆

就在这一年,我国赵忠贤团队将铁基超导体的临界温度提高到了-.15℃,直接被国际学术界评为“全球领先”。

自此,无论是铁基等超导材料,还是超导理论研究,几乎都是中国科学家率先开展,也就是说,无论是超导材料还是超导理论,中国已经走在了世界前面,并且于其他国际团队保持着差距。

这也是为什么,韩国发布了LK-99室温超导材料,国际上都看重中国的复现验证的缘故。

实际上,在超导材料的应用上,中国拉下其他国家一大截。

宝钢建设的50米长超导输电线

年,我国30米,35千伏低温绝缘高温超导电缆挂网运行。

年,美国、日本、欧洲的铁基超导线还处于1米级别,中国已经达到了米级别。这是什么意思呢?就是说国外的这些铁基超导体还是实验室水平,而中国已经可以规模化应用。

随后,长沙磁浮快线、北京地铁S1线、广东清远磁浮旅游专线、凤凰磁浮观光快线等纷纷上马。

这可都是商业运营线路。要知道,日本年就造出了MLU磁悬浮实验样车,年才开始投入使用,而我国上海,早在年1月,磁浮线就投入使用了。

年,日本下水了一艘超导船,但一直未进入实用化阶段。

为什么上海超导水平能领先全球呢?

我国的超导材料,不仅仅在实验室水平,而是已经应用到强磁场、可控核聚变、输电、电动机等等很多产业之中了。

超导材料,分为低温超导材料和高温超导材料。低温超导材料需要液氦,成本高,制取难,2/3储量在美国,因此一直无法大规模应用。

低温超导,也仅仅只有中国、美国、德国、英国、日本掌握技术。韩国近年,也组装出了超导设备。

我国在高温超导电动机研究方面比较晚,年之前的研究很少,因为这个主要用在大型船舶、大型风电等设备。

在国际上公开发布了高温超导产品的国家,有美国、德国、韩国、中国、日本。

美国在年7月,造出了高温超导电机,不过功率比较低。到了年,美国超导公司正式推出36.5兆瓦的高温超导电机,用在美国海军的DDG-0上。

美国的高温超导电机可以提供马力

德国研究高温超导电机是年,但是功率很低,仅有千瓦,一直到年才正式推出4兆瓦的高温超导电机。

韩国年开始研究高温超导电机,刚推出来的产品只有75千瓦,年正式推出1兆瓦的高温超导电机。

日本则在年,推出了3兆瓦的高温超导电机。

我国是年开始研究高温超导电机,不过一直没有急于推出正式产品,一直到年才推出。为什么呢?

这一组参数一看,应该就明白了,韩国即便是堆参数,也没有拿到好数据。甚至可以说,只有中国和美国的高温超导电机可以实际应用。

此前,我国一直在研究低温超导电机,并且早在20世纪90年代就出了产品。为了弥补高温超导电机方面的技术空白,所承担了研制任务,并于年推出了样机,年4月推出了正式产品。

得益于中国在超导理论和材料研究的坚实基础,同样的故事,也发生在超导感应加热设备上。

年,德国和韩国各造出了一台超导感应加热设备,德国的是千瓦,韩国的是千瓦。那时候,还没有其他国家往这方面研制。

年,我国决定研制这类设备,但是目标是兆瓦级超导加热技术,并且采用了和德国、韩国截然不同的技术路线。

年,江西即研制出了同类产品,此前,我国的高性能铝材都需要进口。世界首台兆瓦级高温超导感应加热设备,已经于年4月在黑龙江投产,把铝材从20℃加热到℃,从之前的9个小时,缩短到了10分17秒。

中科院研究人员称,给德国、韩国5年-10年,也造不出来同样级别的装备。

年9月,长三角超导产业链联盟成立,上海奥盛集团、上海国际超导、上海超导、上创超导、苏州新材料所、安徽万瑞等均在列。这时候,中国的超导技术,已经从几十年前的中国追赶世界,到了世界追赶中国。

早在年,上海就开始培育高温超导材料企业,上创超导、上海超导等企业就是这时候成长起来的。

起初几家企业也想过跟美国一起搞合作研究,但是美国直接拒绝了。于是各家企业“抛弃幻想、踏踏实实”搞研究和积累。

相比上海,其他省份的超导产业布局,就慢多了,比如浙江,年才开始重点培育超导材料产业。

年12月,全球首条超公里级高温超导电缆商业化示范段,在上海正式投运。很简单,这说明中国超导输电应用,其他国家已经望尘莫及。

上海超导的“三色圆珠笔式”超导线缆,难度非常高,日本2就在研究,一直只有试验报道。上海超导表示,超导线缆方面,国外追赶中国,还要10年。

三色圆珠笔式超导线缆

年1月,世界首台高温超导高速磁浮工程化样车在成都下线,设计时速公里。长沙磁浮快线是中低速。

年12月31日,中铁建承建的世界首条磁悬浮列车上海磁浮列车通车。

年6月16日,世界首条公里级35千伏级超导输电投入使用。

不早不晚,年7月12日23时许,国际期刊《Nature》刊登了中山大学王猛团队的科学成果:首次发现液氮温区镍氧化物超导体。

这是再次发现非常规超导材料,被视作基础研究领域“从0到1”的进步。

为什么这么说呢?因为科学界至今没有研究明白高温超导的机理,而且镍氧化物和铜氧化物的理化属性完全不一样,王猛团队的这个成果,有助于解决高温超导的机理的理论空白。

在中国超导团队收到大量赞誉后10天,即7月22日,韩国发布了关于的室温超导的内容,然而这一次,韩国收到的却是大量质疑。

在世界顶尖学术期刊,可以搜到大量关于超导的研究内容,且多来自中国团队。

中国的科研团队很可怕,可怕在哪里呢?

王猛团队开会画面

团队成员太年轻了!




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