资本市场刮起超导旋风 但室温超导研究仍存争议
21世纪经济报道记者倪雨晴、实习生朱梓烨 深圳报道
(相关资料图)
连日来，室温超导掀起了科技界的新热潮，并迅速传导到了资本市场。
一家叫做“美国超导”的美国重型通讯设备公司，仅仅因为名字沾光，8月1日美股收盘大涨60%。
8月2日，A股刮起超导旋风。永鼎股份、创新新材、百利电气、中孚实业、东方钽业、精达股份等超导概念股，开盘触及涨停，后有所回落，截至发稿，百利电气、中孚实业仍封住了涨停。
超导的全称是超导电性现象，是指某些材料在温度降低到某一临界温度时电阻突然消失，电流可在其间无损耗流动的现象。具备这种特性的材料被称为超导材料或超导体，具有完全导电性、完全抗磁性和通量量子化三大特性。
基于这三大特性，超导材料目前已被广泛应用于电子通信、交通运输、国防军事、电力能源、医疗研究等多个领域，形成了多样化的应用场景与超导产品。中航证券报告指出，低温超导材料的生产和应用已较为成熟，高温超导材料的生产和应用仍处于商业化初期阶段。
而室温超导是在更容易达到的温度上实现超导，若能在常温下实现超导将为产业带来巨大变革。根据中国科学院物理所的科普文章，临界温度高于40K（零下233.15℃）的超导体称为高温超导体，把临界温度高于300K（26.85℃）的超导体称为室温超导，这意味着，室温超导的临界温度要比高温还要高得多。目前室温超导体都需要极高压下才可以室温超导，常压室温超导仍然任重道远。
室温超导真的来了吗？
今年3月，室温超导就曾掀起一波热潮，当时美国罗切斯特大学的物理学家兰加·迪亚斯及其团队在美国物理学会会议上宣布，他们已经创造出一种可以在室温条件下实现超导的全新材料。
这一革命性的话题在科技界引发轰动，而由于该团队论文曾受到质疑并撤稿，因此业界对其研发持有争议，继续观望之中。
今年7月，韩国的科学团队发布论文称，合成了全球首个室温常压超导体LK-99（一种掺杂铜的铅磷灰石），临界温度为127℃。如果被验证为真，将为超导的商用带来突破性进展。在不少业内人士看来，韩国团队的合成方法颇为简单，能否复现相同的结果还需要验证，因此也陷入争论之中。
上海市超导材料及系统工程研究中心主任、超导应用研究专家洪智勇在东吴电子举办的内部电话会上表示，近期韩国研究团队公布的超导体极大概率不是室温超导。他在接受媒体采访时表示，这次韩国团队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。
从目前呈现的数据来看，他们还只是通过合成和参杂，在本应不具备明显电磁特性的铅磷灰石化合物中，发现在室温下具有了一定的导电性和弱抗磁性，但是这个导电性还弱于铜、银等金属导体，这是一个有趣的物理现象，但实验结果离证明样品是超导体或者说样品中含有超导成分还相差甚远。
日前，韩国研究团队成员美国威廉玛丽学院物理系研究教授Hyun-Tak Kim在回复国内媒体时表示，其团队制造的LK-99室温超导材料或许可以在一个月之内被复制。
紧接着，美国顶尖实验室劳伦斯伯克利国家实验室（LBNL）的研究院又发表论文表示，其使用了密度泛函理论（DFT）和GGA+U方法进行了计算，为近期韩国团队所谓的“室温常压超导材料”提供了理论依据。同时在8月1日，华中科技大学研究团队发布视频，称复现韩国室温超导材料，证明了抗磁性。常海欣教授证实该视频为其领衔的研究团队所发。
但是，劳伦斯伯克利国家实验室并没有直接证明韩国研究的成功，只是从理论上说明了韩国团队的办法并非不可能，而华中科技大学的视频证明了LK-99材料的部分特性，还没有完全复现韩国团队的成果，还需要证明其零电阻特性。
由于韩国团队的方法简单，各国的专家们纷纷开始进行复现实验，有成功证明了一种特性的、也有样品并未呈现超导磁悬浮现象。当然因为设备条件、材料等存在差异，所以实验结果不一。究竟室温超导是否有真正的突破，依然需要更多验证。
室温超导为何成引爆点？
首先，超导材料及应用本身将满足产业发展和社会发展需求。据民生证券报告梳理，根据超导的三大特性，一定条件下零电阻带来的完全导电性，使得超导输电电缆、超导电机、超导变压器等产品能够实现节约能源、降低成本的愿景，更加环保可靠。
而完全抗磁性与通量量子化的特点则能够实现磁悬浮、弱磁场探测等技术，在电子通信领域能提高数据传递效率与量子计算机运算速度，在医疗领域则能以常规材料无法达到的磁场强度、磁场梯度与磁场均匀度，提高医疗检测的精确性。
超导材料最常见的应用场景是MRI（磁共振成像）与MCZ（磁控直拉单晶硅技术），MRI是目前应用最广泛也最精确的医疗影像仪之一，有着广阔的市场空间。MCZ则是目前国内外生产300mm以上大尺寸半导体级单晶硅的最主要方法，对半导体领域的发展起着重要作用。
其次，根据中航证券报告，按照超导体实现超导的临界温度，可分为低温超导材料与高温超导材料两大类。Tc<25K的超导材料称为低温超导材料，由于具有优良的机械加工性能，已发展出了较为成熟的产业链，目前已实现商业化的材料包括NbTi（铌钛，Tc=9.5K）和Nb3Sn（铌三锡，Tc=18k）。
而高温超导材料在制造工艺上仍需克服加工脆性等问题，因此生产成本较高、生产难度较大，仍在商业化的初期阶段。Tc≥25K的高温超导材料，具备实用价值的主要包括铋系（例如Bi-Sr-Ca-Cu-O，BSCCO，Tc=110K）、钇系（例如Y-Ba-Cu-O，YBCO，Tc=92K）和MgB2超导材料（Tc=39K）、铁基超导材料等。
实现超导现象需要维持低温的环境，即使是高温超导材料，所需要的温度也仅仅是高于零下248摄氏度。持续的超低温环境往往需要依赖于液氦或其他设备，这极大地增加了超导材料的应用和维护成本，因此无法低成本下被大规模应用。
能够大规模应用的室温超导材料，成为超导领域科研人员的重要目标。室温超导的实现将极大地节省超导材料的应用成本，同时能够惊人地提升能源利用效率，在节省能源损耗的同时也能够提升能源传输的可靠性，提供更强大的磁场支持。甚至有声音认为，室温超导的实现将开启第四次工业革命，在环保的基础上实现人工智能的飞速增长。
（作者：倪雨晴 编辑：张伟贤）
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