最近室温超导闹得沸沸扬扬，全球实验室掀起室温超导复现狂潮，先来陈列室温超导的事件：

◆今年3月8日，美国罗切斯特大学物理学家Ranga Dias声称自己在21℃条件下实现室温超导—由氢（99%）、氮（1%）和纯镥制成的材料LNH在21°C、1GPa条件下就实现了超导状态引爆物理圈，但短短几天后就被证伪。

◆3月9日，中科院物理所在arXiv上提交了一篇论文对其结果进行了验证，论文中，科学家合成的二元镥氢化合物（Lu4H23），能在71K（-202°C），218GPa条件下实现超导转变。与Ranga Dias的研究结果相比，既不室温，也不近常压。

◆7月22日韩国 Sukbae Lee等人声称发现常压室温超导材料。

◆2023年7月26日消息，韩国科学家宣称发现世界首个室温超导体-改性铅磷灰石晶体结构LK-99，瞬间引爆互联网。

◆7月31日16:13，北航的研究人员在arXiv上提交了论文，称实验结果未发现LK-99的超导性。他们得到的LK-99样品，其X射线衍射图谱和韩国团队一致，但无法检测到巨大抗磁性，也未观察到磁悬浮现象。从电输运性质来看，LK-99更像是半导体；从电阻率看，LK-99与超导体的零电阻不符。这些结果意味着，改性铅磷灰石（LK-99）具备室温超导性的说法需要重新商榷，尤其在电输运性质上超导性是存疑的。

◆但随后中科院沈阳材料科学国家实验室做的关于LK-99结构的复现实验研究结果大概表明，母体化合物是绝缘体，而掺杂铜会引起绝缘体金属转变，从而导致体积收缩。LK-99在费米级附近的能带结构特征是一个半填充的和一个完全填充的平坦带。因此判断它是不是超导材料成为一件困难的事，目前无法否定也无法认可。

◆华中科技大学材料学院博士后武浩、博士生杨丽，在常海欣教授的指导下，成功首次验证合成了可以磁悬浮的LK-99晶体，该晶体悬浮的角度比韩国量子能源研究中心的CEO Sukbae Lee等人获得的样品磁悬浮角度更大，有望实现真正意义的无接触超导磁悬浮。从发布的视频来看，华中科技大学研究团队合成的LK-99晶体，即是显微镜下的“小黑点”，直径以微米计算。将一块钕铁硼磁体放在其下，“小黑点”随着钕铁硼磁体的靠近和远离，不停地倒下或立起，无论S极还是N极均产生上述反应，即排斥和磁极无关，显现出抗磁性。

https://www.bilibili.com/video/BV14p4y1V7kS/?spm_id_from=333.999.0.0

◆7月31日17:58，美国国家实验室的研究人员提交了一篇arXiv论文，研究结果表明，可以确认LK-99具备高温超导体费米能级平坦带特征，LK-99可能存在超导性。

◆8月1日，美国劳伦斯伯克利国家实验室的研究人员也提交了一份arXiv论文，声称自己证实了LK-99存在超导特征。具体来讲，研究发现，费米能级孤立平坦带是超导晶体的标志，而LK-99也具备该特征。

◆另外北京时间8月1日凌晨，欲与韩国相关研究团队争室温超导材料“第一”的美国泰吉量子公司（Taj Quantum，一家区块链公司）公布照片，自称新发现一种室温超导材料，系一种石墨烯泡沫材料，非常易碎，并且已经申请了专利，这项专利的专利号为 17249094，该专利描述了一种 II 型超导体，该超导体具有穿孔碳基材料，至少在一个表面上涂有活化剂，活化剂是一种非极性液体。并不是我们讨论的第一类超导。（蹭热度）

◆目前还有国外网友在直播复现室温超导，万人围观人气爆棚。

综合以上事件目前可以明晰的是理论计算（美国劳伦斯伯克利实验室和中科院金属研究所）都说存在可能性。网络媒体表示此次室温超导使用的化学合成方法相对简单，全世界研究者都在烧炉子做复现试验，他们的成果将汇总在一起，但复现的至今没有成功的。

目前复现的团队没有成功的原因是，这个材料的产生没有大家一开始想象的那么简单，铜原子对铅磷灰石中铅原子的替代位置是关键，只不过这个替代在合成中有一定难度。但是方向确定了，复现只是时间问题。目前大部分实验室的结果都是只有抗磁性、超导不明显，但因为这个材料的纯度、理化性质是可以改进和优化的，同时韩国人的思路可以发散到其他材料的研究中，所以很难说在韩国人思路的基础上，最后会不会真的成功实现。除此之外韩国人可能隐瞒了关键步骤，合成过程的后半段需要有氧气进入，而且适当振动熔液才能得到合格的晶体，之后他们可能还会发布修改后的论文。

全世界正在合力验证这次人类究竟能不能摘下室温超导圣杯，进入全新的纪元。若能复现，将会是核弹级别的消息。

●让我们先来认识一下什么是超导和室温超导

荷兰莱顿大学K. Onnes等人于1911年首次发现在温度冷却到-269°C以下时，水银的电阻会变为0。他们将这种状态命名为“超导”。这是世界首次发现了超导现象，Onnes也凭此斩获了1913年诺贝尔物理学奖。

尽管人类很早就知晓物质的性质源于它的结构，但迄今为止，我们发现的影响超导体产生超导性的两个主要因素，是温度和压力。它们通过引起应力使材料中的结构发生微小的变形和应变，从而为超导创造电子状态。

▲评判超导材料的两个关键标准

1、迈斯纳效应（Meissner effect），即完全抗磁性。

能够实现完全抗磁，是因为超导体表面能够产生一个无损耗的抗磁超导电流。这一电流产生的磁场，抵消了超导体内部的磁场。

2、零电阻效应。

零电阻效应是指在室温时是导体或半导体，甚至是绝缘体，可是当温度下降到某一特定值Tc时，它的直流电阻突然下降为零的这一现象。

超导材料凭借独特的性能和巨大的应用潜力百年来吸引着众多科学家的不断探索。

在之后的一百多年研究中，科学家们发现了成千上万种超导材料，包括各种元素材料、合金材料、化合物材料和超导陶瓷。一个多世纪以来，科学家们一直在追求凝聚态物理学的突破。尽管目前的超导材料已经广泛应用到量子、MRI核磁成像等领域，但必须被冷却到超低温中才能实现超导态。也就是说，我们在实际应用中，还是需要依靠昂贵的低温液体来维持低温环境。随之而来的是，维持低温的成本远远超出了超导材料的成本。

因此，室温超导，无需冷却的条件下实现零电阻导电，成为物理学家们的追求的目标，不断刷新最高临界温度的极限。

▲超导体的广泛应用

超导材料凭借着两个关键特性「零电阻现象」和「迈斯纳效应」（完全抗磁性），对科技的进步有着极⼤的促进作⽤，应用场景十分广阔，包括磁铁、电机、电缆、悬浮列车、电力电缆，量子计算机的量子比特和THz天线等等。具体可应用领域如下：

1、可控核聚变反应堆“磁封闭体”

托卡马克装置，是一种利用磁约束来实现受控核聚变的环形容器。其中央是一个环形的真空室，外面缠绕着线圈。在通电的时候托卡马克的内部会产生巨大的螺旋型磁场，将其中的等离子体加热到很高的温度，以达到核聚变的目的。

核聚变反应时，内部温度高达1亿～2亿摄氏度，没有任何常规材料可以包容这些物质。而超导体产生的强磁场可以作为“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，则可以使磁约束位形能连续稳态运行，是公认的探索和解决未来聚变反应堆工程及物理问题的最有效的途径，从而使受控核聚变能源成为21世纪前景广阔的新能源。由于核聚变原料的广泛性，能源问题有望就被彻底解决。即使远距离的太空旅行也会变得有可能。

2、电力输送

高温超导材料的超导电缆导电能力是相同横截面铜线 200 倍，且输电损耗接近于零。超导电缆，是指用超导体代替铜和铝等常规导体来输电的电缆，原理是在零下 196 摄氏度的液氮环境下，利用超导材料的导电特性，使电力传输介质接近于零电阻，电能传输损耗接近于零，从而实现低电压等级的大容量输电。使用电阻接近于零的超导线可以大幅降低送电时产生的电力损失。

超导电缆相较于传统电缆具备多重优势: 1)输电损耗极低。超导线缆由于自身超导特性，相较于传统的线缆无损耗，一条 35 千伏超导电缆可替代 4到 6 条相同电压等级的传统电缆。2) 节省建设成本和占地面积。超导电缆无损耗，无需升压送电再在用户端变压，因此可以低压传输电力，节省变压器等装置建设成本及占地面积。3)相较于传统电缆节省 70%地下管廊空间。

由于超导体的无电阻特性，电网在传输电力时，不会像现在那样因电线中的电阻而损失高达2亿兆瓦时（MWh）的能量。据统计，用铜或铝导线输电，约有15%的电能损耗在输电线路上，光是在中国，每年的电力损失即达1000多亿度。若改为超导输电，节省的电能相当于新建数十个大型发电厂。

3、交通运输—超导磁悬浮

1）磁悬浮列车：利用超导材料的抗磁性，将超导材料放在一块永久磁体的上方，由于磁体的磁力线不能穿过超导体，磁体和超导体之间会产生排斥力，使超导体悬浮在磁体上方。利用这种磁悬浮效应可以制作高速超导磁悬浮列车。

2）磁悬浮汽车：这种汽车据说已经被发明出来，但如果超导技术成熟，即可进入实用阶段。

3）磁悬浮轮胎：有报道说磁悬浮轮胎的原型已经被一位中国小伙发明，具有现在轮胎所不具有的高性能特性。

4）还有磁悬浮滑板，可能会代替我们日常行走。

超导的迈斯纳效应，即完全抗磁性，可以应用于磁悬浮技术，并且这种磁悬浮技术不仅可以用于交通领域，还可以用于建筑领域。磁悬浮技术可以让人类更加高效的利用空间，也许将来人类生活在空中就不再是梦想。当生活用品用上磁悬浮的技术，我们的生活会变得无比的便利。

4、超导医疗—医学成像

据说医疗行业现在已经有了超导磁力共振仪，可以对很多重要疾病进行诊断。应用于更加廉价的医疗成像和扫描技术，如核磁共振和心磁图。MRI不再需要使用大量的循环水冷却去维持其运行，故运行费用会变得更低，磁场强度却更好。

5、电子设备

超导体可以用于数字逻辑和存储设备技术的更快、更高效的电子设备。超导体没有电阻，会极大推动现有电子技术的使用。我们日常的应用电子技术，都是基于有电阻的电路，由于电阻产生的电的消耗是极为巨大的，人们为了电阻产生的散热问题，投入了无数资源。电脑会变成超导计算机，想象若电脑没有电阻，不再需要散热，电脑可以更轻薄。使用超导晶体管的集成电路，电脑的速度直接可以有几十几百倍的提升；用电的效率更高，家里的用电量就直接降低了，灯泡却更亮了，电动车跑的更快了，电器的使用变得更加方便，更多的精细电元件可以使用到我们的生活中。

6、量子计算

2013年，两位著名的量子计算专家，耶鲁大学教授Devoret和Schoelkopf写了一篇展望，给出了通用量子计算发展的一个路线图，而如今的超导量子计算已经处在第三到第四阶段发展的水平。现在已经被研制出来的两台量子计算机，一台是基于电磁激光技术，一台是基于超导微波技术。

MIT的研究组显示超导量子比特退相干时间的「摩尔定律」，从最早第一个量子比特不到3纳秒，提高到了现在300微秒的水平。不到二十年的时间，提高了五个数量级，可见这个领域的发展速度之快。而且几个著名的科技公司，包括Google、IBM、Intel等，都参加到了量子计算研发的行列中来，而他们都选择的是超导的方案。其中IBM公司的基于超导微波技术的量子计算机已经让人们看到了超导体在计算机领域的可行性。

如果室温超导可行的话，量子计算机上的应用，包括量子模拟、优化、采样、量子人工智能等等想必就会在不久的将来，开始改变我们的生产和生活方式。

7、超导发电

目前，超导发电机有两种含义。一种含义是将普通发电机的铜绕组换成超导体绕组，以提高电流密度和磁场强度，具有发电容量大、体积小、重量轻、电抗小、效率高的优势。另一种含义是指超导磁流体发电机，磁流体发电机具有效率高、发电容量大等优点，但传统磁体在发电过程中会产生很大的损耗，而超导磁体自身损耗小，可以弥补这一不足。发电损失降到最低，也可能会导致放发电变得更加容易，可能我们身边很多能源都可以用做发电元件提供日常用电，如太阳能、运动能。

8、机器人

超导材料可以很大提升电机的效率、减小体积，然后室温超导体可以大幅降低传感器成本，增加其灵敏度，同时超导的磁悬浮性质可以明显减小摩擦，机械的制动效率和速度会巨大增加，会给机器人性能带来指数级别的提升。所以如果后面室温超导从实验室到量产的进展比较顺利，机器人企业应该会非常愿意尝试，因为本身产业资本好像就很灵活，所以机器人应该是最先兑现增量的下游之 一；当然对电动汽车的影响也差不多，也给带来降本增效，对所有电能相关的行业都有巨大影响。

9、超导重力模拟

太空飞船中是没有重力的，这导致太空人在太空船中的运动受到很大限制，如果可以在太空船上也如履平地，那对太空人的作业甚至对在太空船上生活，都有非常重要的意义。通过室温超导体的作用力，可能可以模拟这种重力作用。

可以预见一旦室温超导体技术成熟，肯定会有一场超级技术革命，从此整个世界都会改变一个模样。

●再看LK-99

LK-99的超导性是由微小的体积收缩（0.48%）导致的结构形变引起，不是由温度和压力等外部因素引起的。通过临界温度（Tc）、零电阻率、临界电流（Ic）、临界磁场（Hc）和迈斯纳效应，都可以证明LK-99可能具有超导性。

LK-99的结构式，铜，铅，磷灰石（copper-substituted lead phosphate apatite.）。前驱体主要是铅磷灰石，然后主要的原料是氧化铅、硫化铅及铜。因此铅和铜更重要，磷其实不重要，但铜的原本的需求总量和铅不是一个量级的，所以如果真的做出来肯定是对铅金属的需求影响最大；铅是最大增量，而且是不可再生资源，储量极其有限。而铜是减量的，因为现在的所有以铜为主的导体将会被代替。如果实现了室温超导，真有可能看到铅比金贵。
 ●但需要理智看待

#室温超导材料距离商业化尚远： 实验结果从实验室走到商业化应用放量都需要一定的时间，低温超导现象从1910s被发现，到八十年代才成熟应用在医疗核磁共振领域；而高温超导材料在八十年代末被发现，因为材料制备工艺复杂，直到35年后才进入市场化应用。现阶段室温超导材料制备成本高昂，批量化加工技术尚未成型，并且使用稳定性仍需大量验证。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还无从判断。当前业内能够实现大规模商业化落地的超导技术仍然以低温超导和高温超导为主。

#高温超导产业已步入商业化阶段： 高温超导带材良率已达到90%，大幅提升产品性能、良率，并且带材成本降低推动下游应用展开。2023年成为高温超导应用规模化放量元年，1）超导线缆在上海、深圳试点成功，规划进一步规模化铺设；2）感应加热设备进入批量交付阶段；3）可控核聚变装置在国家队和商业公司的带动下进入快速发展期；4）同时磁控晶硅生长炉、磁储能、磁悬浮等领域的应用正在打开，整体高温超导应用市场规模数百亿元。

●最后展望

中科院表示，若能实现室温超导，那将使整个人类社会产生重大改变，我们现有的科技可能面临颠覆，全球的能耗问题将从源头上解决，对整个人类都具有重大进步意义。

我们就能实现无损的能量传输，人类能利用电能获得巨大的力量。如果超导体能实现商用，交流电就根本不需要了，变电站也可以退出历史舞台了。如果再从根上掌握了可控核聚变，不需要液氮超导了，我们甚至可以进行远距离的太空旅行。

简单而言，这是涉及到能源变革的大命题。资源等于安全！在电气化大变革的浪潮中，金属是天然的导体，会引发范式变革。而掌握这项技术的人，无疑将引领世界，简直就是科幻走进现实。人类会直接开启第四次工业革命。