看過科幻電影《阿凡達》的朋友可能記得電影中有這樣一個情節:人們為了開發潘多拉星球上的寶貴資源不惜一切代價跑到了外星球。那麼外星球上到底有什麼神奇的東西呢?電影里揭秘說,潘多拉星球上有一種叫做「Unobtanium」的神奇礦石,可以實現室溫超導。這種礦石具有神奇的力量,僅僅依賴潘多拉星球自身的磁場就足以懸浮起來這種礦石的一座座「哈利路亞」大山,可以超導體的神奇。

這種懸浮作用靠的就是超導體的「邁斯納效應」。邁斯納效應又叫完全抗磁性,即超導體體內不允許有磁感線穿過。如果強行讓超導體處於一個磁場之中,那麼強烈的抗磁性便會是超導體懸浮起來。

潘多拉星球上室溫超導礦石的神奇之處是,在常溫下就可以實現基於邁斯納效應的懸浮。那除此之外,如果我們能實現室溫超導,對人類社會的變革將是巨大的,接下來我們就一起想像一下。

1. 普通的輸電線由於具有電阻會在電能傳輸過程中產生熱量而導致電能的損失。而室溫超導一旦實現,我們用其做成室溫超導電纜,便可以實現輸電零損耗。這將大大提高人類能源的利用效率。

2. 發電機使用過程中的一大問題就是功率較大時,線圈會嚴重發熱,如何讓線圈有效冷卻是一個工程難題。室溫超導一旦實現,我們用室溫超導線繞製成導線,那將完全解決發電機的發熱問題。

3. 我們產生強磁場的一個最常用的手段是用導線繞製成線圈,通入大電流從而產生一個磁場,但同樣,普通材料做成的線圈也會產生大量的熱。一個解決辦法就是將超導線繞成線圈從而避免發熱問題。但現在的超導線圈必須用液氦來維持其超導狀態,從而產生巨大的成本。而如果我們在室溫下就能實現超導,並利用室溫超導線繞制線圈,那麼強磁場的實現對於我們來說難度將大大降低。那時,核磁共振費用將會大大降低,磁懸浮列車也會普遍實現。

4. 除了以上提到的,超導體在微電子領域以及通信領域也具有巨大的應用。如果室溫超導實現,那麼這種室溫下的量子效應必將給信息領域帶來變革。說不定藉助於室溫超導,我們可以很容易地實現量子計算機。

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如果真能實現室溫超導材料,首先變革最廣的就是全球供電線路的線材變化,銅、鋁等非再生金屬的使用量巨減,輸電損耗的降低也使電廠能源的消耗大幅降低,對整個人類社會的貢獻簡直難以想像。


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