7月22日,韩国研究团队发布论文,声称合成了全球首个室温常压超导体LK-99。8月1日,美国劳伦斯伯克利国家实验室(LBNL)团队提交论文,证实了LK-99常温常压超导的理论可能性。当天下午,我国华中科技大学材料学院团队也成功首次验证合成了可以磁悬浮的LK-99晶体。
对于韩国团队的室温超导能否实现,当前仍有待进一步证实。但这一科学突破,已经足以让全球科学家们迫不及待地进行复现实验和深入研究。这是因为如果室温常压超导材料取得突破,将为能源、交通、计算、医疗检测等诸多领域带来进步,还可以说是历史性的变革。
室温超导不仅在全球科研界引发热潮,长期资金市场同样对此有所反应,中美股市不少超导相关个股都在近期出现大面积上涨。那么超导到底是什么,它为何如此受到重视?长期资金市场对此的追捧能持续多久,超导概念股究竟是炒作还是新赛道?
超导现象是指超导材料在低于某一极低温度时表现出的零电阻、完全抗磁性。基于超导材料在超导状态下的零电阻特性,超导材料可应用于电缆输电以及制造强磁场磁体。
通常电磁铁是利用在导体中通过电流产生磁场,由于超导材料在超导状态下具有零电阻特性,可以以极小的面积通过巨大的电流,因此用超导材料绕制的磁体较传统的电磁体具有场强高、体积小、重量轻等优点。
1. 低温超导体:临界温度低于25K~30K(-248℃至-243℃)超导体为低温超导体,低温超导材料一般都需在昂贵的液氦环境下工作,液氦制冷的方法昂贵且不方便,故低温超导体的应用长期得不到大规模的发展,更多应用于核聚变工程、核磁共振等领域。
2. 高温超导体:临界温度高于25K~30K(-248℃至-243℃)为高温超导体。主要在液氮环境中工作,工业液氮制冷已经很成熟,一吨液氮的价格稳定在1千元以下,适合使用的范围广且价格低廉。
常规导体导电过程中,电阻大就会发热,随着距离边长,发热就更多,损耗就更大,长距离传输电甚至损耗会达到50%。目前解决的办法是高压输电,常规的远程输电都是从发电区高压输出,到入户时再降低电压,才能使用。
而超导体电阻极小,导电过程中能量的损耗很低。如果有了低成本的常温超导,那么电阻几乎没了,就不用变压器输电了,能节约很多成本和损耗。
CPU超频,最大的问题是散热问题,但如果常温超导,那么散热问题就基本上没有了,芯片速度不仅还能提高,体积也能再缩小。
正如苹果公司分析师在社会化媒体上表示的,“室温超导如果未来能够商业化,即使是iPhone这样小的移动电子设备也能拥有堪比量子计算机的计算能力”。
有了低成本的常温超导,就可以维持强电流,而强电流可以产生强磁场,那么磁悬浮列车的制造成本将大幅下降。
核聚变反应的实现需要可控核聚变,一般会用三种方式:一是重力场约束,二是惯性约束,三是磁约束(最常用的方式)。核聚变反应时,内部温度可达1亿摄氏度以上,需要依靠超导体产生的强磁场可当作“磁封闭体”,将热核反应堆中的超高温等离子体包围、约束起来,然后慢慢释放,从而使受控核聚变能源成为可能。
如果室温超导实现了,就从另一方面代表着电气传输过程中,能量损失骤减;光伏、风电的能源可以远距离传输,电价一下子就下降;磁悬浮成为现实;涉及加速领域的研发技术进一步突破,包括可控核聚变。
不过,从当前实验结果来看,室温超导的可实现性仍有争议,而从实验结果到商业化应用也要比较长的时间。低温超导现象从上个世纪初被发现,到八十年代才成熟应用在医疗核磁共振领域;高温超导材料在上世纪八十年代末被发现,因为材料制备工艺复杂,直到35年后才进入市场化应用。因此,即使室温超导材料得到验证,室温超导的商业化落地时间也很难预测。
当前A股市场中,与超导相关的主要有两个方向,一是铌三锡,已经应用在核磁共振成像,一些低温科学工程比如对撞机、离子加速器、核聚变演示装置等等。二是钇钡铜氧,商业化应用主要是做一些小的科学装置,还有感应加热,瞄准核聚变。
从整条超导产业链条来看,越往下游走产品研发需要的时间、资金和人才投入越多,技术壁垒越高,抢先布局的公司能够构筑较高的专利壁垒保障自身的行业领先地位。
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