美国研究团队将常压条件下的超导转变温度提高至151K(约零下122℃),改写了保持33年的纪录。
据Gizmodo当地时间28日报道,休斯顿大学与得州超导中心研究团队利用汞系铜氧化物陶瓷Hg1223,在常压下实现了151K的超导转变温度,较此前133K的纪录提高18K。
超导材料是指在特定温度以下电阻降为零的材料。超导转变温度越高,对制冷系统的要求越低,应用成本也越有望下降。过去,不少性能更强的超导材料只能在极高压力下维持相关特性,产业化应用因此受到限制。此次纪录在常压条件下被改写,也使这项成果更受关注。
研究团队表示,这一突破的关键在于“压力淬火”(pressure quench)工艺。该方法可在卸压后保留材料在高压下形成的结构和电子状态。具体来看,团队先对Hg1223施加高压以增强其超导特性,再在降温至特定温度后快速卸压,从而使高压下形成的超导状态在常压环境中得以保留。
实验中施加的最高压力约为常压的30万倍。研究团队称,样品在卸压后可在约两周内维持151K的超导转变温度,相关结果已在5个不同样品中复现。项目负责人、休斯顿大学研究者Chin-Wu Chu表示,这一方法表明,原本只会在高压条件下出现的特性,也有可能在常压下保存下来。
不过,这一成果距离室温常压超导仍有明显距离。151K约合零下122℃,与通常意义上的室温仍相差约140℃。研究团队也强调,这并不意味着室温常压超导已触手可及。尽管如此,常压纪录时隔33年再次被改写,仍被视为降低制冷成本、拓展应用空间的重要进展。
超导技术被认为在电力输电、MRI、核聚变、量子计算以及高速电磁设备等领域具有关键应用前景。Chin-Wu Chu指出,当前输电过程中的电力损耗仍然较高,若超导材料的应用范围进一步扩大,能源利用效率有望提升,环境负担也可能随之减轻。
业内普遍关注,这项研究或将带动常压超导相关研发进一步升温。接下来,“压力淬火”效应能否维持更长时间、能否推广至其他材料,以及是否还能继续提高常压下的超导转变温度,将成为后续研究的重点。