近日,美(mei)國羅切斯特大學的物理學家蘭(lan)加·迪亞斯(Ranga Dias)于美(mei)國物理學學會上宣布,他的團隊發現了(le)一種可以在室溫條件下實現超導的新(xin)材料。
根據迪亞斯透(tou)露,該材料主要由氫、镥(lu)、氮(dan)元素合成,其在21℃和1萬個(ge)標(biao)準大氣(qi)壓下可以進入超導狀態。
由于消息(xi)太過勁爆,這道(dao)科(ke)學界的閃(shan)電(dian)已然(ran)“超導(dao)”到了(le)資本市場。3月9日,永鼎股(gu)份(600105.SH)、百利(li)(li)電(dian)氣(600468.SH)、法爾勝(sheng)(000890.SZ)報收(shou)漲停,西部超導(dao)(688122.SH)、聯創(chuang)光電(dian)(600363.SH)、中超控(kong)股(gu)(002471.SZ)等(deng)超導(dao)概念股(gu)一度快速沖高(gao),但隨(sui)后在獲利(li)(li)了(le)結中回吐漲幅。
3月10日,超導概(gai)念股(gu)快速(su)回暖,百利電氣(qi)直線漲停(ting),永鼎股(gu)份拉升(sheng)翻(fan)紅,股(gu)價一度(du)跌超7%,當日收盤上(shang)漲3.04%。
那么這(zhe)則消(xiao)息到底靠譜么?在(zai)產業、經濟層面有何具體(ti)意(yi)義?
對此,中國科學院科技(ji)戰略咨詢研究院研究員(yuan)周城雄在接受21世紀經濟(ji)報道記者采(cai)訪時表(biao)示,該(gai)項(xiang)研究在驗證與商業(ye)化上(shang)還有很長的(de)路要走。但(dan)若的(de)確實現突破,將有望在核磁共(gong)振,可(ke)控核聚(ju)變,儲能(neng)等領域(yu)有所(suo)建樹。
顛覆可能
超(chao)導(dao)現象(xiang)于(yu)1911年由荷蘭(lan)物(wu)理(li)學(xue)家海克·卡(ka)曼林·昂尼斯首次在(zai)汞于(yu)4.15K(開爾文溫度,4.15K即-268.8℃)時被發(fa)現。近百年中,科學(xue)界也通過實(shi)驗發(fa)現了許多不同(tong)(tong)元素、化合(he)物(wu)在(zai)不同(tong)(tong)溫度,不同(tong)(tong)凝(ning)聚態下的超(chao)導(dao)現象(xiang)。
“剛開始發現超導的(de)(de)(de)(de)時候都是(shi)接近絕對零度(du)的(de)(de)(de)(de)。后(hou)來,科學界發現的(de)(de)(de)(de)所謂‘高溫超導’其實也是(shi)在極(ji)低的(de)(de)(de)(de)溫度(du)下實現的(de)(de)(de)(de)。”周城雄表示。
此(ci)前,中科(ke)(ke)院(yuan)物(wu)理研究所(suo)趙忠賢(xian)院(yuan)士曾因(yin)在釔鋇銅(tong)氧中獲(huo)得(de)了(le)90K(-183℃)以上(shang)的(de)高(gao)溫超(chao)導體,打破(po)了(le)傳統理論計算斷定的(de)超(chao)導體臨界溫度上(shang)限。憑此(ci)創(chuang)舉,趙忠賢(xian)與(yu)屠呦(you)呦(you)一起榮獲(huo)2016年(nian)度國家最高(gao)科(ke)(ke)學技(ji)術(shu)獎。
即便如(ru)此,趙(zhao)忠賢院士(shi)研究得到的超導臨界條件(jian)仍在100K以下,條件(jian)仍極(ji)為苛刻。
“要讓超導(dao)(dao)材料接近絕(jue)對零(ling)度,就需要液氦(hai)(hai)(hai)降溫(wen),但絕(jue)大多數的國(guo)家都無法制造(zao)液氦(hai)(hai)(hai)制冷(leng)(leng)設備。我(wo)國(guo)中(zhong)科院(yuan)也是在2021年才(cai)實現(xian)了液氦(hai)(hai)(hai)制冷(leng)(leng)裝(zhuang)備的突破。”周城雄(xiong)告訴記者:“所以,具(ju)備越高超導(dao)(dao)臨界溫(wen)度,超導(dao)(dao)材料就越有市場價值(zhi)。”
毫無疑問,21℃(293K)及1萬(wan)(wan)個標準(zhun)大(da)氣(qi)壓的(de)條件(jian),對此前嚴苛的(de)超導臨界條件(jian)有了(le)顛覆(fu)性的(de)提(ti)升。“一萬(wan)(wan)個大(da)氣(qi)壓聽起(qi)來很大(da),但在工業上已經(jing)算低壓了(le),很多常規實(shi)(shi)驗室(shi)和工業加(jia)工中的(de)加(jia)壓設備就能實(shi)(shi)現一萬(wan)(wan)個大(da)氣(qi)壓的(de)壓強。”周(zhou)城雄告訴記者(zhe)。
而即便實(shi)驗的結論無疑是顛覆性的,其可靠與真實(shi)性,仍然(ran)有待(dai)驗證。
事實上,去年10月迪亞(ya)斯團隊的研究(jiu)“首個室溫超(chao)導體”論文曾一度登(deng)上美國《自然》雜志封面,但此(ci)后卻(que)被雜志強(qiang)制撤稿。
因此(ci),該團隊本次公開的結論也引來了不(bu)少質疑。
“撤(che)稿其實有(you)幾種(zhong)情況,首先是存在造假的可能(neng)(neng)性,其次是實驗(yan)流程出(chu)(chu)現問題可能(neng)(neng)會導致的實驗(yan)結(jie)果不可靠,其他實驗(yan)室也(ye)無(wu)(wu)法(fa)重復出(chu)(chu)來,有(you)故意的,也(ye)有(you)無(wu)(wu)意卻(que)不可靠的原因(yin)。”周城(cheng)雄表示。
而對于(yu)該超導實(shi)驗結果究竟(jing)是否(fou)可信,周城雄也給出了(le)屬于(yu)他(ta)的看(kan)法。
“真實(shi)的可能性是有的,可突然之間出現這么大的突破是不太常(chang)見的。科技的發(fa)展事實(shi)上都是漸進式的。就像瓦特(te)的蒸汽機(ji)一樣,在瓦特(te)之前(qian)蒸汽機(ji)就已經被發(fa)明了,只(zhi)是效率比較(jiao)低(di),瓦特(te)只(zhi)是對它進行了改(gai)進。”周城(cheng)雄向記(ji)者分析稱(cheng)。
“當(dang)然(ran)我們不能直接(jie)否認其作(zuo)出突破性進(jin)展的(de)可(ke)(ke)能,但在(zai)絕大多數情況下科技仍然(ran)是一個漸(jian)進(jin)的(de)過程,這樣的(de)突破是可(ke)(ke)遇不可(ke)(ke)求的(de)。”
他還向(xiang)記者透露,目(mu)前科學界對(dui)這一創(chuang)舉普遍持“謹慎樂觀(guan)”的態度,也有(you)部分科學家(jia)試(shi)圖對(dui)該實(shi)驗進(jin)行復核(he),但得(de)到的臨界結果仍然(ran)是“70K左右,百萬(wan)大氣(qi)壓”。
不過,周城(cheng)雄也指出,由于工藝(yi)、技術、操作存(cun)在(zai)差別(bie),包括氫镥氮化合物的具體細(xi)節(jie)尚未(wei)披露(lu),個(ge)別(bie)的驗(yan)證(zheng)(zheng)行為仍不能否認該創舉的真實性(xing),也有可能“其他團隊永遠無法對其驗(yan)證(zheng)(zheng)”。
值得(de)注意(yi)的是(shi),在迪亞斯(si)團隊此前的報告中,迪亞斯(si)曾強調,該實驗結果得(de)到了自己團隊的多次(ci)重復驗證。
可在儲能、可控核聚變等領域應用
倘若該實驗(yan)得(de)到(dao)驗(yan)證,并實現了一定(ding)的(de)經(jing)濟性,那么其可以(yi)被(bei)應用在哪里(li)領域?
“比如普通人(ren)能(neng)接觸到的(de)就是核(he)(he)磁(ci)共振。在超(chao)導材料的(de)應用下,核(he)(he)磁(ci)共振能(neng)夠實現強力的(de)穩定磁(ci)場,且不需要消耗過多電能(neng)。比如磁(ci)懸(xuan)浮列(lie)車(che),超(chao)導計(ji)算(suan)機等,包括(kuo)超(chao)導線路的(de)通信,都可以起(qi)到明顯降(jiang)低功(gong)耗,加(jia)快(kuai)效率,降(jiang)低成本的(de)功(gong)效。”周城雄告訴記者(zhe)。
他還(huan)指出(chu),超導體對于當前(qian)國內研(yan)究的(de)(de)(de)可控(kong)核(he)(he)(he)(he)聚(ju)(ju)變(bian)有著非(fei)常(chang)大的(de)(de)(de)意義。目前(qian)可控(kong)核(he)(he)(he)(he)聚(ju)(ju)變(bian)所需要磁(ci)約(yue)束(shu)能量消耗大于從核(he)(he)(he)(he)聚(ju)(ju)變(bian)中采(cai)集的(de)(de)(de)能量,因此做不到可控(kong)核(he)(he)(he)(he)聚(ju)(ju)變(bian)發(fa)電(dian)的(de)(de)(de)經濟性(xing)。而一旦成(cheng)本較低的(de)(de)(de)超導設備在可控(kong)核(he)(he)(he)(he)聚(ju)(ju)變(bian)裝置中得到應用,便(bian)有望改(gai)變(bian)可控(kong)核(he)(he)(he)(he)聚(ju)(ju)變(bian)沒有經濟性(xing)的(de)(de)(de)核(he)(he)(he)(he)心難題(ti)。
另外,周(zhou)城雄也提(ti)到(dao)了超導(dao)在儲(chu)能(neng)方面的(de)應用(yong),指出由于(yu)超導(dao)體內部不存(cun)在能(neng)量(liang)消(xiao)耗,可以(yi)進行極大密(mi)度的(de)能(neng)量(liang)存(cun)儲(chu)。
除實(shi)驗(yan)驗(yan)證(zheng)需(xu)求之外,周(zhou)城雄也指出,技術真正實(shi)現商業化,事實(shi)上還需(xu)經歷很長(chang)的過程。
“比(bi)如說這個材料能(neng)不能(neng)做成線(xian)(xian)材、線(xian)(xian)圈(quan),這決定了(le)材料未來的(de)應(ying)用(yong)前景。也有可能(neng)他壓根就(jiu)做不成線(xian)(xian)圈(quan)。”他表示(shi):“比(bi)如石(shi)墨烯(xi)、碳纖(xian)維等,雖(sui)然這些(xie)材料的(de)優異性能(neng)很早就(jiu)為人所知(zhi),但它們實現(xian)在商業化問題(ti)上往往需要(yao)一個過程,需要(yao)考慮如何與產業進(jin)行結合(he),也需要(yao)考慮工藝(yi)和成本的(de)問題(ti)。”
另一方面,記者也了(le)解(jie)到,迪亞斯團(tuan)隊公布其制(zhi)備的超(chao)導(dao)材(cai)料中,合成材(cai)料所需的镥(Lu)元(yuan)素,事(shi)實(shi)上是一種(zhong)稀土(tu)微(wei)量(liang)元(yuan)素。
“如果真正實現了商業化(hua),那么其對稀(xi)土供需應該是會(hui)有影響的。”周城雄(xiong)表(biao)示。“镥是稀(xi)土中最少的金屬元素之(zhi)一。在別的礦物材(cai)料中也(ye)幾乎無法提煉(lian)到镥元素。”
也有(you)分析(xi)人士指出,迪亞(ya)斯團隊(dui)能(neng)獲(huo)得(de)突(tu)破(po)性(xing)發(fa)現,恰恰是(shi)由于镥(lu)元素(su)在(zai)實驗室中也比(bi)較少,所以(yi)先前沒(mei)有(you)太多實驗機構對(dui)镥(lu)化合物(wu)進行(xing)過(guo)嘗試,因此镥(lu)元素(su)的稀缺(que)和采用與本次發(fa)現的突(tu)然性(xing)有(you)著一定的邏(luo)輯(ji)關聯。
不過(guo)周城雄也(ye)指(zhi)出,雖然(ran)镥元素的稀缺(que)性很(hen)高,但(dan)該(gai)元素在(zai)地殼中的平均豐(feng)度(du)仍然(ran)是黃金的200倍。
“镥超導材料(liao)的商業化仍(reng)然是可行(xing)的,并(bing)不一(yi)定會對(dui)稀土需(xu)求造成(cheng)特別重大的沖擊。”他(ta)表(biao)示(shi)。
A股超導概念分量
室溫超導引爆A股(gu),資本市(shi)場一(yi)片沸騰,眾多超導概念(nian)股(gu)一(yi)時(shi)脫穎而出。
21世紀經濟報道記者注意到,永(yong)鼎股(gu)份主(zhu)營產(chan)品是第(di)二代高(gao)溫超(chao)(chao)導(dao)(dao)(dao)帶材(cai)及其應用設備,以及超(chao)(chao)導(dao)(dao)(dao)(通用)電氣產(chan)品。第(di)二代高(gao)溫超(chao)(chao)導(dao)(dao)(dao)帶材(cai)可廣泛應用于風電、核電、電網(wang)、交通、醫療、軍事(shi)、工(gong)程(cheng)等(deng)領(ling)域。電力方面,超(chao)(chao)導(dao)(dao)(dao)帶材(cai)代替傳統的銅材(cai)的應用產(chan)品有超(chao)(chao)導(dao)(dao)(dao)風機、超(chao)(chao)導(dao)(dao)(dao)電纜、全超(chao)(chao)導(dao)(dao)(dao)可控(kong)核聚(ju)變(bian)堆、超(chao)(chao)導(dao)(dao)(dao)發電機等(deng)。
永(yong)鼎股份(fen)工作人(ren)員對外表(biao)示,公(gong)司在超導材料領域布局較久(jiu),雖然目(mu)前(qian)相關產品(pin)占公(gong)司業(ye)績比重(zhong)不(bu)大,但公(gong)司將(jiang)持續向(xiang)前(qian)推進產業(ye)化。但是,室(shi)溫超導公(gong)司目(mu)前(qian)并(bing)不(bu)涉及(ji),因為(wei)從(cong)技術層面來(lai)說還很難實現(xian)(xian)。室(shi)溫超導要在1萬倍左(zuo)右標準大氣壓下(xia)才(cai)能夠實現(xian)(xian)超導態(tai),目(mu)前(qian)從(cong)成(cheng)本上來(lai)看,加壓到1GPa跟公(gong)司從(cong)事的(de)第二(er)代高溫超導相比,后者的(de)成(cheng)本會(hui)更低,產業(ye)化應用(yong)的(de)前(qian)景也會(hui)更好。
西部超(chao)導主要從(cong)事超(chao)導材(cai)料及其(qi)應用的(de)研發(fa)、生產和銷(xiao)售;百利電氣控(kong)股子公(gong)(gong)司北京(jing)英(ying)納超(chao)導技(ji)術(shu)有限公(gong)(gong)司是國內(nei)較早成(cheng)立的(de)專業(ye)研發(fa)高(gao)溫超(chao)導材(cai)料的(de)企業(ye),該公(gong)(gong)司具(ju)有鉍系高(gao)溫超(chao)導線材(cai)的(de)研發(fa)優勢(shi)。不過,其(qi)超(chao)導產業(ye)目前仍處(chu)于技(ji)術(shu)研發(fa)階段。
3月10日,雪人股份(fen)(002639.SZ)在投資者互(hu)動平臺表示,超導(dao)加速(su)器中的超導(dao)磁體和超導(dao)加速(su)腔需要接近絕對零度(du)的低(di)溫冷卻實現(xian)超導(dao)電性。公司的氦氣螺桿(gan)壓縮機已應(ying)用于中科院(yuan)理化所“-271°C超流氦大型低(di)溫制冷裝備”等項目中。
中(zhong)航(hang)證券研報指出,目前全球超(chao)(chao)(chao)(chao)導(dao)(dao)市場以低溫(wen)(wen)超(chao)(chao)(chao)(chao)導(dao)(dao)為(wei)主(zhu),國內低溫(wen)(wen)超(chao)(chao)(chao)(chao)導(dao)(dao)材料及(ji)應用占超(chao)(chao)(chao)(chao)導(dao)(dao)市場總量的90%以上,高溫(wen)(wen)超(chao)(chao)(chao)(chao)導(dao)(dao)材料仍處于商業化(hua)初期(qi)。經(jing)過數十(shi)年的潛心發(fa)展,我國已(yi)成為(wei)國際(ji)超(chao)(chao)(chao)(chao)導(dao)(dao)材料和應用技術研發(fa)的中(zhong)堅力(li)量,目前已(yi)基本掌握了各(ge)種實用化(hua)超(chao)(chao)(chao)(chao)導(dao)(dao)材料的制備技術,實現了低溫(wen)(wen)超(chao)(chao)(chao)(chao)導(dao)(dao)材料的商業化(hua)生產。
但值得注意的是,有多家公司已(yi)公告澄清(qing)與(yu)室溫超導無關。
3月10日,永鼎股份發布(bu)澄清公告,公司(si)(si)主(zhu)營業務為通(tong)信(xin)科(ke)技、海(hai)外電力工(gong)程、汽車線(xian)束及超(chao)導(dao)電力,不涉及“室(shi)(shi)溫(wen)超(chao)導(dao)”相(xiang)關(guan)(guan)業務,也未開展相(xiang)關(guan)(guan)研發和投入。公司(si)(si)下屬全資(zi)子(zi)公司(si)(si)東部超(chao)導(dao)科(ke)技(蘇州(zhou))有限公司(si)(si)主(zhu)營第二代高溫(wen)超(chao)導(dao)帶材及其(qi)應用(yong)設備(bei)以及超(chao)導(dao)(通(tong)用(yong))電氣產品(pin),與(yu)“室(shi)(shi)溫(wen)超(chao)導(dao)”無關(guan)(guan)。

