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第三十七章 超導(dǎo)態(tài)與材料工藝(求推薦求收藏)

幕后科技公司 余生留跡 2070 2020-07-29 21:42:26

    常溫超導(dǎo)材料的制備也沒(méi)有魏來(lái)跟領(lǐng)導(dǎo)說(shuō)的那么簡(jiǎn)單。

  超導(dǎo)體的發(fā)現(xiàn)源于1911年,荷蘭科學(xué)家卡末林·昂內(nèi)斯用液氦冷卻汞,當(dāng)溫度下降到4.2K(﹣268.95℃)時(shí),水銀的電阻完全消失,這種現(xiàn)象稱為超導(dǎo)電性,超導(dǎo)現(xiàn)象就此被發(fā)現(xiàn)。

  超導(dǎo)體按材料可以分為第一類超導(dǎo)體和第二類超導(dǎo)體,按解釋理論可分為傳統(tǒng)超導(dǎo)體和非傳統(tǒng)超導(dǎo)體、按臨界溫度可分為高溫超導(dǎo)體和低溫超導(dǎo)體,按材料可分為化學(xué)材料超導(dǎo)體和有機(jī)超導(dǎo)體。

  百年時(shí)間的發(fā)展,我們對(duì)高溫超導(dǎo)體的臨界溫度不斷刷新與突破,BCS理論也很好的解釋了傳統(tǒng)超導(dǎo)體的超導(dǎo)現(xiàn)象。

  超導(dǎo)現(xiàn)象是一個(gè)廣泛的概念,要判斷一個(gè)材料是否超導(dǎo)體,必須同時(shí)具有零電阻效應(yīng)和完全抗磁性兩大特征,電阻不降到零或抗磁性很差都不能100%斷定是超導(dǎo)。

  超導(dǎo)就是溫度低于一定值之后,電阻消失,磁場(chǎng)被排出超導(dǎo)體體內(nèi)。溫度是超導(dǎo)體形成的關(guān)鍵要素。每種物質(zhì)都有一個(gè)特定的溫度,在這個(gè)溫度以上,無(wú)論怎樣增大壓強(qiáng),氣態(tài)物質(zhì)不會(huì)液化,這個(gè)溫度就是臨界溫度。

  而相對(duì)于最開(kāi)始發(fā)現(xiàn)的水銀超導(dǎo)態(tài)的溫度要求,4.2K的溫度條件顯然相對(duì)于我們的使用限制極大。

  零電阻和抗磁性的特性的廣泛應(yīng)用前景,人們開(kāi)始了高溫超導(dǎo)的探索之路。這里的高溫相比對(duì)的是絕對(duì)零度,也就是0K溫度,-273.15℃。

  材料科技的重要性不言而喻,常溫常壓的條件才是各種材料符合應(yīng)用目標(biāo)的前提。

  實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)。

  正如遠(yuǎn)古人類在還不會(huì)使用火的時(shí)候得到了閃電起火賜予的烤肉一般,魏來(lái)得到了常溫超導(dǎo)材料的制備方法。

  在沒(méi)有相應(yīng)理論基礎(chǔ)的情況下,相關(guān)理論的拓展研究和制備難度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高出了魏來(lái)的想象。

  不過(guò)特性的應(yīng)用仍然為理論基礎(chǔ)的建設(shè)帶來(lái)了巨大的價(jià)值,在常溫常壓下的超導(dǎo)態(tài)的保持,非傳統(tǒng)超導(dǎo)體的制備就在這樣的情況下展開(kāi)了。

  超導(dǎo)材料的誕生也并不是憑空誕生的,而是通過(guò)技術(shù)手段將超導(dǎo)態(tài)的物質(zhì)在常溫常壓下進(jìn)行使用和保持。所有具有超導(dǎo)特性的材料都稱為之超導(dǎo)材料,這也給了魏來(lái)和科研團(tuán)隊(duì)更多的實(shí)驗(yàn)方向。

  魏來(lái)的制備方法借由不同金屬與生物基涂料的合成,通過(guò)催化劑以及特定溫度和氣壓進(jìn)行材料合成,得到常溫常壓下的超導(dǎo)合金。

  整個(gè)科研團(tuán)隊(duì)對(duì)此仍然一頭霧水。因?yàn)槌瑢?dǎo)理論的混亂和不完善,這樣一種新型合金的應(yīng)用更是無(wú)從談起,魏來(lái)帶領(lǐng)著這支專門的科研團(tuán)隊(duì)要進(jìn)行的工作還有很多。

  由于沒(méi)有任何理論的支撐,所有的一切都得先通過(guò)腦海中的合成技術(shù)將超導(dǎo)合金制作出來(lái)再進(jìn)行分析。

  科研團(tuán)隊(duì)率先進(jìn)行了設(shè)備上的采購(gòu)與改裝,然后將購(gòu)買的金屬原料與生物培養(yǎng)設(shè)備培育的生物基涂料按比例進(jìn)行熔煉,輸入特定溫度與氣壓,制造出了第一批超導(dǎo)合金。

  接下來(lái)就是對(duì)這批超導(dǎo)合金的特性研究與觀察。我們也知道,僅僅零電阻的特性不足以作為超導(dǎo)體,首先是對(duì)合金進(jìn)行超導(dǎo)性質(zhì)的驗(yàn)證。

  在通過(guò)各種實(shí)驗(yàn)的觀察之后,科研團(tuán)隊(duì)確定了合金的超導(dǎo)性。

  接下來(lái)是觀測(cè)合金超導(dǎo)性的環(huán)境適應(yīng)程度,會(huì)不會(huì)產(chǎn)生新的變化。舉例說(shuō)明在天空中和在地面上以及水中,潮濕環(huán)境與干燥環(huán)境,物質(zhì)的存在與應(yīng)用都有著不同的制約條件。

  整個(gè)科研團(tuán)隊(duì)圍繞超導(dǎo)性質(zhì)做了全面測(cè)試,其最主要的目的在于觀察超導(dǎo)性在環(huán)境當(dāng)中的應(yīng)用程度,會(huì)不會(huì)因?yàn)槟承┨囟l件而消失。

  就超導(dǎo)合金的超導(dǎo)性質(zhì)的大量實(shí)驗(yàn)已經(jīng)耗費(fèi)了魏來(lái)與研究團(tuán)隊(duì)大量的精力與時(shí)間,科研團(tuán)隊(duì)的人員數(shù)量明顯不夠用,大量的基礎(chǔ)研究與理論研究都必須盡快的提上日程。

  更多的科研人員加入了新合金的基礎(chǔ)研究工作,質(zhì)量,密度,溫度,特性,材料的介定等等大量的數(shù)據(jù)每天都在研究中心進(jìn)行累積。

  材料科學(xué)的研究是及其枯燥的,需要大量的時(shí)間進(jìn)行測(cè)試。從宏觀角度到微觀角度,圍繞著超導(dǎo)合金的研究進(jìn)度在不停的向前推進(jìn)當(dāng)中。

  有了現(xiàn)成的參照物,那么對(duì)于超導(dǎo)理論的補(bǔ)全則是如虎添翼,不同的設(shè)想和已有的疑問(wèn)以及現(xiàn)有的理論也在不斷的被推翻,重建和完善。

  不論如何,超導(dǎo)合金的優(yōu)秀性能已經(jīng)得到了證實(shí)。在研究人員進(jìn)行理論工作和材料特性的研究挖掘的同時(shí),成本的降低與制備技術(shù)的拓展也正式展開(kāi)。

  成本一向是制約新技術(shù)發(fā)展的重要因素。超導(dǎo)合金的制備也并不便宜,需要全新的工藝生產(chǎn)線,這是不同的新興的超導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈,廣闊的市場(chǎng)前景,數(shù)以萬(wàn)億計(jì)的龐大市場(chǎng),整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈涉及到生物基涂料培養(yǎng),金屬行業(yè),催化劑行業(yè)等等各行各業(yè)。

  單一種類的材料的應(yīng)用場(chǎng)景仍然有限,在不同的行業(yè)應(yīng)用超導(dǎo)材料,就需要不同的材料性質(zhì),超導(dǎo)合金的出現(xiàn)標(biāo)志了方向的正確性,科研團(tuán)隊(duì)也需要進(jìn)行推導(dǎo)更多的超導(dǎo)材料合成方法,鐵基超導(dǎo)材料,碳基超導(dǎo)材料等等。

  正如剛性材料,柔性材料的制作,才能真正進(jìn)入商業(yè)運(yùn)作。超導(dǎo)材料的真正應(yīng)用甚至能使得核聚變技術(shù)的發(fā)展產(chǎn)生突破。在現(xiàn)有的行業(yè)當(dāng)中,核磁共振就是超導(dǎo)性質(zhì)應(yīng)用最為廣泛的場(chǎng)景。超導(dǎo)材料的普及必將使得醫(yī)療條件得到巨大的提升。

  各國(guó)也都有各自關(guān)于超導(dǎo)領(lǐng)域的研究項(xiàng)目,正如華夏,作為“基建狂魔”,高溫超導(dǎo)的懸浮列車技術(shù)已經(jīng)研究了近二十年。魏來(lái)所帶來(lái)的常溫超導(dǎo)技術(shù),即將第一次展現(xiàn)屹立在世界之巔的新型科技的統(tǒng)治力。

  全新的時(shí)代即將到來(lái),魏來(lái)所想不到的是,自己所期望的機(jī)器人時(shí)代的全面應(yīng)用還未到來(lái),超導(dǎo)技術(shù)的時(shí)代先一步降臨在地星之上。可應(yīng)用技術(shù)的推廣與普及,觸動(dòng)了太多人的利益關(guān)系,這場(chǎng)新革命的風(fēng)波率先在學(xué)術(shù)界開(kāi)展。

  

余生留跡

制備技術(shù)是YY的,切勿當(dāng)真。

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