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【關鍵科學院】專家解析「常溫常壓超導體」,物理學界的聖杯若成真將如何改變世界

TNL+ 2023/08/15 ,

評論

julia

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大學就讀醫學檢驗生物技術學系,具備國考醫檢師證照,對臨床醫學知識熟悉。碩士班主要從事斑馬魚、葉酸及阿茲海默症相關研究。曾任生物技術開發中心生物製藥研究所副研究員,因為追求閱讀及寫作的樂趣來到關鍵評論網。心裡存有「將艱澀的醫學論文咀嚼成鄰里老伯都容易消化的醫學新知」之小小使命感。現為The News Lens關鍵評論網編輯。

我們想讓你知道的是

「韓國團隊這次所公布的作法(recipe)出乎意料的簡單,全世界有屬不清的實驗室可以做......我現在認識許多團隊都努力試著要重現這件事情,我自己會抱持一個想法是,會不會根本就沒有?」黃建龍說,自己會這樣說是因為韓國團隊所公布的實驗結果,其實是有問題的。「首先,它的電阻沒有真的變成零。」

「韓國研究團隊宣稱找出常溫超導體LK-99」、「常溫常壓超導體成真可能帶來新工業革命」⋯⋯不管你平時有沒有關注科學類新聞的習慣,前陣子社群媒體應該都被這個不知道是什麼的「常溫常壓超導體」的消息佔據版面。然而究竟什麼是超導體?為什麼媒體要強調常溫常壓這些環境條件呢?如果常溫常壓超導體真的被發現,那對我們未來的生活又會造成什麼影響?

這些問題是許多人的疑問,讓我們不要只讀新聞,更要讀懂新聞。在本月的關鍵科學院,我們邀請到國立成功大學物理學系助理教授黃建龍,帶我們好好認識這次發現的真實性、重要性以及可能發展。

Q1:超導體是什麼?

超導體這種材料大約在1911年左右被發現,其所具有最特別的物理特性有兩個:零電阻,以及抗磁性。

黃建龍說:「一般我們生活中的物體不外乎導體和絕緣體,兩者都多少帶有電阻,但超導體是一個沒有電阻的材料。而所謂抗磁性的意思,是只要你給它一個磁場,它就會排斥這個磁場,因此我們會看見一個現象:若把超導體放在磁鐵上方,它會飄浮起來。」

零電阻的特性有什麼重要的呢?舉例而言,目前台電公司將生產的電力送至家庭中使用,中間的傳輸使用的是銅線,便是因為銅的電阻較少,可以損耗較小的能量。黃建龍解釋道:「我們都希望台電生產100瓦,我們就收到100瓦的電量,但這目前還做不到⋯⋯但如果今天銅線我們全部都用超導線取代,那台電生產多少電力,我們就可以接收到一樣多的電力,不會有能量損耗。這對永續能源來說就會是很重要的發明。」

抗磁性的應用,最知名的便是磁浮列車。磁浮列車的原理是在軌道上鋪設強力磁鐵,若能在列車下方鋪設一排超導體,那列車就會浮起來,完全沒有摩擦力,因此只要給一點力量就能跑得非常快。

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圖片來源:由 そらみみ - 自己的作品, CC BY-SA 4.0
上海曾經在一個短程區域試著用電磁鐵代替超導體,打造磁浮列車。

Q2:韓國團隊宣稱發現常溫常壓的超導體,為何引發如此關注?

超導體雖然有這麼多的應用潛力,但目前為止都需要很低溫的狀態下才有辦法出現超導的特性。在韓國這次的發表之前,最穩定的超導材料,也要到攝氏零下大概100多度。而就現有的技術來說,銅氧化物的超導體(俗稱高溫超導體)是較為實用的材料,但其超導溫度也要到約攝氏零下180度。要打造出這麼低溫的狀態又要花錢,經濟考量上來說就不好用。

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