2025年11月1日，《自然》杂志爆出大新闻：MIT和特斯拉一起研究，做出了能在21℃下工作的超导材料！他们用了镥、氮、氢三种东西。电流进去，没有电阻。它能完全推开磁场，这是超导的厉害标志“迈斯纳效应”。人们等超导梦等了一百年，就是等这一天。不过我说，这事儿不是突然发生的。几个月前，刘子逵教授的团队已经把理论基础搭好了。今天，我们好好聊聊，看看超导是不是真要改变我们的生活了。
我先给不知道的人讲讲：超导为啥这么好？很简单，电在普通电线里跑，一定会“漏”掉。从发电厂到你家，最少丢10%的电。超导就厉害了，电阻是零。电跑多远，都不会浪费。这简直就是“电的永动机”。以前的超导材料太难伺候了。它们必须在接近零下273℃的超冷环境里才能工作。医院的核磁共振机（MRI）就是例子。里面的超导磁体要靠液氦降温。光是降温的钱，就占了机器总价的一半。真是又贵又麻烦。
到底哪里出了错？原因在理论。以前研究超导，科学家用两套理论，但它们互相不说话。BCS理论能解释低温下电子怎么变成“库珀对”导电。但温度一高，这个理论就废了。密度泛函理论（DFT）能画出电子的地图，可它不知道电子怎么“组队”工作。这就像语文老师和数学老师一起备课，根本没法沟通。刘子逵团队厉害，他们给这俩理论搭了桥。他们想：DFT看不到库珀对，但也许能看到它留下的线索？结果，他们对比了超导和非超导状态的电子分布。他们一减，奇迹出现了！一个叫“直一维隧道”的东西被发现了。
这个隧道，就是超导的“电子高速公路”。刘教授打了个比方，很形象：电子在普通材料里走，就像你在老胡同里开车，到处是障碍物，老是撞到，能量全浪费了。但是有了这个隧道，电子可以随便跑，当然就没有电阻了。他们还发现了一个“层状浮桥结构”，这真是太牛了！高温超导材料里的这条“高速路”，它不是硬桥，而是像水上的浮桥。温度高了，原子会剧烈抖动，没关系，浮桥跟着晃动，吸收了能量。桥上的电子还是跑得很稳。这个发现，解决了高温超导一百年的大难题。
这个理论不仅能解释那14种已知的超导体，而且还发现了一个大惊喜：铜、银、金这些我们觉得跟超导没关系的金属，其实也是超导体！只是它们的“浮桥”太弱了，必须在很低的温度下才能稳定。现在，他们拿着这把“钥匙”，在500万种材料里找新的目标。这比以前“大海捞针”快太多了，干得漂亮！
理论成功了，实验马上跟进。2025年的超导界，简直像“神仙打架”，太热闹了。最爆炸的消息，就是MIT和特斯拉这个。他们做的镥-氮-氢超导体，临界温度能达到294开尔文，就是我们说的21℃，差不多是室温。而且更重要的是，它不需要几百万大气压那种变态条件。普通的实验室设备就能做出来。
如果这个材料真的能稳定，那世界就全变了：电网传输几乎没有损耗，每年能少排20亿吨碳。磁悬浮列车会便宜一半，速度也会更快。量子计算机不用再靠贵的要死的液氮降温，运算速度能快一千倍。我必须说句不好听的。这个成果必须等全世界的实验室重复验证才行。毕竟2023年那个LK-99闹过笑话。当时他们说能室温超导，结果只是材料里的硫化亚铜在搞鬼。得谨慎。
再来看看中国，他们的表现也很棒。2025年2月，薛其坤院士的团队在《自然》发了文章。他们用“搭积木”的技术，做出了常压下的镍氧化物超导体。这技术太精密了，像搭乐高一样，原子一层一层堆，误差比一个原子还小。而且这材料真厉害，它打破了老理论的限制，成了铜基、铁基以外的第三种高温超导材料。这为后来的研究开了新路。到了9月，陈仙辉团队又有了好消息。他们用了21万个大气压，让一种镍酸盐材料实现了54K的超导。虽然还是要高压，但比起以前动不动就几百万大气压，这已经好太多了。中国团队正在从高压到常压，一步步靠近实用化。
我觉得很有意思，所有这些实验突破都离不开刘子逵团队的理论。现在他们和实验科学家一起工作，用理论来指导做材料。效率比以前瞎试的方法提高了五六倍。美国能源部都投了7100万美元来支持研究。他们肯定把这事儿看得非常重要。
我得告诉你，就算室温超导材料被确认了，离我们真正能用上，还有很远的路。我们至少得跨过三道坎。少一个都不行。
第一，是验证。科学必须认真。MIT的成果，全球十几个实验室都得重复测试。必须测出零电阻，也必须能完全排斥磁场。少一样，就不算数。2020年有个团队说做出了室温超导，结果呢，他们的论文数据有问题，最后《自然》杂志撤了稿。这个教训我们必须记住。
第二，是生产。现在的超导材料，要么需要高压才能做出来，要么就是很薄的膜。想大规模生产，比登天还难。薛其坤团队的材料，要用特别的机器慢慢堆原子，一天做不出几克。就算能大量生产，价格也是大问题。现在用的YBCO超导线材，一千米就要150美元。比普通的铜导线贵了100多倍。老百姓哪里用得起？
第三，是实用性。就算我们做出来了，材料稳定吗？能做成电线吗？大众能接受这个价格吗？这些都是现实问题。以前的高温超导体，虽然能用液氮降温工作，但它太脆了。稍微弯一下就会断。而且它怕水怕氧气。要做成输电线路，就得用特殊材料包起来，价格一下就更高了。有公司试着做超导电缆，但成本是普通电缆的5倍。在地方电网推广时，根本没人买。大家都说好，但就是没人用，真是尴尬。
超导这件事，从刘子逵团队的理论成功，到中美科学家抢着做实验，每一步都看得出人类多想用上高效能源。MIT的新发现也好，中国团队的进步也罢，都说明我们离“零损耗世界”越来越近了。说真的，就算前面还有困难，但方向是对的。以前我们是乱找，现在有了理论带路。也许用不了十年，超导电网、超导磁悬浮就会出现在我们身边。科技进步，不就是把以前觉得“不可能”的事，慢慢变成我们习惯的“日常”吗？我期待这一天。
全部评论 （0）