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“超导热”的环保科技意义
本文转自：中国环境报
◆张懿璇
7月22日，韩国研究团队在预印本平台arXiv上连发两文，宣称合成了全球首个室温常压超导体LK-99，临界温度为127℃。今年不止一次有团队宣称突破室温超导。室温超导可能引发第四次工业革命，但超导专家普遍认为韩国团队的研究只是发现了一种新的抗磁材料，并没有表现出室温超导的证据。无论如何，“超导”的热点持续一个多星期而且不断发酵、相关金融市场大热，都证明了全社会对超导材料领域科技创新的关注。
超导不仅是物理、材料领域的议题，也是环保议题。日常生活中，电能在输送过程中会有一定的损失，例如电力线路中的电阻会产生热量，就会损失电能。超导材料在一定的温度下能够无电阻传导电流，这意味着电流在超导电路中流动不会有因电阻导致的能量损失。如果输电线路由超导材料制成，就可以消除绝大部分电力输送中损失的电能。因此，使用超导材料可以极大地提高能源利用效率，减少能源损耗，高压电传输估计可以节能20%—30%。 因为电力能源占比最高的一直是火力发电，而火力发电主要使用煤炭这种化石能源，会产生大量碳排放，所以使用超导材料输电，也会间接减少排碳量。
此外，超导材料还可以应用在更高效的电力设备和储能设备上，如超导电磁储能系统（SMES）、超导电机和发电机等。这些设备的效率更高、功率损失更少，都能进一步减少能源损失和碳排放。
然而，目前已知的常压超导材料都要在低温环境下才能达到超导状态，这就需要大量的冷却设备，增加了电力消耗，也增加了碳排放，并影响超导材料的规模化应用。提高超导材料的工作温度（临界温度）依然是当前物理学和材料科学领域的一大挑战。
科学家们一直在探索提高临界温度的方法，以及运用量子力学原理来设计和优化材料，通过计算和模拟预测哪些材料在特定的条件下可能表现出超导性等。20世纪80年代发现的铜氧化物超导体具有相对高的临界温度（100K，-173℃），21世纪发现的铁基超导体也有50K（-223℃）以上的临界温度。一些已知超导材料在受到高压时能够调整微观结构改变性质，临界温度上升。然而这些材料的工作温度依然远低于常温，而且需要高压，但高压环境的产生和维持需要额外的能源。
如果室温常压超导真的存在，理论上更环保。室温超导不需要额外的冷却设备和能源，这将大大减少能源损耗和碳排放。而且室温超导材料在运输和使用上也更方便，可以进一步降低生产使用过程的碳排放。今天，真正环保低碳的室温常压超导仍需要科学家们继续努力研究。
超导研发虽然不属于生态环境科技工作者的任务，但生态环境科技依然能够发挥作用助力超导科技创新。比如，生态环境科技工作者可以向公众、企业和决策者宣传超导科技在环保降碳方面的优点和现有情况，提高公众对超导概念的理解水平。也可以和相关学术机构、企业及决策部门合作，共同推动超导科技在环保降碳方面的研发、创新与应用，以发现超导的更多可能。
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快照生成时间：2023-08-04 11:45:14
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