“获取相当容易的常温常压超导材料”能做什么,取决于那材料在定性的“超导”之外的具体性能参数,例如失超条件、力学特性、在电机·电线等装置里与其他材料的互动状况、故障时引起火灾·爆炸·有毒烟雾的概率。
人们经常抱着美好的幻想、将超导行业历史上画过的饼统统包到一个具体参数很差的材料上吃了。这通常会造成严重消化不良而排出比预想更多的气体。
- 失超:温度、磁场、电流中的任一参数超过临界值,会让超导体发生相变、成为普通导体,引起磁场、电阻、发热等方面的重大变化。
- 失超性质合适的材料可以做成失超线圈炮,性能比现在的线圈炮好一些。那仍然是一个大而脆弱的目标。
常温常压超导材料或许能用于电力传输、发电机、变压器、电力存储设备、电动机、磁悬浮设备、感应加热设备、磁制冷设备、电磁铁、故障电流限制器、自旋电子设备、依托快速单通量量子技术的数字电路、射频和微波滤波器、量子干涉磁力计、磁共振成像、粒子加速器、聚变反应堆、各个领域的高精度探测设备、磁轨炮、线圈炮、热核炸弹等。材料的抗拉强度、耐疲劳性、密度等性能未必适合以上部分或全部应用。
常温常压超导输电线如果能支持远程特高压输电所用的电流,就可以将远距离输电的损耗从约 20% 变为接近零。不过,这种输电线路在受到有意无意的破坏时可能发生比现有材料更严重的安全事故。
- 以题目谈及的 LK-99 的数据,即使你相信它是真的,它也无法期待支持民用输电。
常温常压超导导线和线圈如果可以满足现行架构或一些替代架构的发电机·电动机的要求,就可以进一步改善人类电气化工业整体和许多用电器的效率。你需要权衡出故障时的额外风险、设置并维持电磁屏蔽设备的开销,诸如此类。如果该材料的“常温”范围低于机器工作时某些部分可能达到的温度,那么这些部分需要冷却支持。
常温常压超导材料支持下的储电设备或许能大幅提高光电、风电的实用性,让节能减排的目标变得更有概率实现。那不足以对抗当前气候变化的趋势。或许用来进行地球工程的载具可以靠常温常压超导材料节约一些成本。
- 以题目谈及的 LK-99 的数据,即使你相信它是真的,它也无法期待支持大规模储电。
SPARC 计划使用 PPT 参数在液氮制冷[1]下工作的钇钡氧化铜超导材料制造峰值强度 23 特斯拉的磁场,去约束足以自我维持的高热聚变等离子体。常温常压超导材料可以省掉制冷设备,但不一定能支持这种磁场强度。即使能,也不代表可控核聚变反应堆可以实现有利可图的商业价值,光电、风电、水电、裂变反应堆即使不用这常温常压超导材料都可能比聚变发电便宜得多。
- 以题目谈及的 LK-99 的数据,即使你相信它是真的,它也无法期待支持这种磁场。
常温常压超导量子计算机也是类似的情况:
- 看起来可节约制冷设备,其实此时的纠错难度比低温超导量子计算机还高,而且是高几个数量级。
- 即使问题都解决了,量子计算机在许多场合还是不一定能胜过电子计算机。
性能合适的常规超导体可以代替计算设备里现在用的导体。性能合适的单向超导体可不同程度地代替半导体。
- 2022 年,一项研究首次用 NbSe2/Nb3Br8/NbSe2 约瑟夫森结实现了无外场的约瑟夫森二极管效应[2]。当年的科技新闻畅想了以单向超导体提升电子计算机的性能并减少功耗、降低散热需求。
性能非常合适的常温常压超导材料支持的电磁武器、战斗 AI、小型化热核炸弹、超高温等离子束、定向能武器、核推进航天器、基于核推进的天体坠击等东西可能在数年的战争中杀死数十亿人。如果人类没有被这样的第三次、第四次世界大战完全摧毁,那么人类向宇宙扩张的速度就会在惯性聚变推进的支持下快起来了。