室溫超導是材料科學領域的圣杯，每次有人宣布突破，都會引來一番熱議，也會有團隊在短時間內去驗證。韓國學者這次也一樣，只是這一次引來的熱議聲音更高，前去驗證的團隊更多。在大家都忙著解釋韓國室溫常壓超導到底是不是真的時候，中國已經把高溫超導投入實用，而且用到了國家電網上。

圖片1：室溫超導材料報道，來自百度圖片，無版權糾紛

話說韓國室溫超導的論文短時間內引發了全球各地科研團隊的迅速驗證。倒不是說韓國學者太不靠譜，而是這項成果太過逆天，也太容易驗證了。以前的室溫超導都是在極高壓強下操作的，獲得那種壓強的設備非常昂貴，全世界擁有這樣設備的實驗室都不多，想重復一下人家的實驗，還是很難的。但是韓國這個LK-99材料，是室溫常壓條件下的超導材料，制備過程完全不需要高壓，只需要一個真空環境和一個材料燒制設備，這樣的條件哪怕不是搞超導材料的實驗室也不難實現。因此，世界各地，尤其是中國、印度有一大批科技工作者投入了驗證LK-99的隊伍。

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本來大家以為很容易驗證很容易打臉的一項實驗，卻引來了各種各樣不同版本的驗證結果，雖然沒有任何一個團隊聲稱完全重現了原作者的實驗，多數團隊都宣稱未發現這種材料的超導性，而且中科院的學者直接從原理上解釋了這種材料在 ℃條件下電阻突然迅速下降的原因跟超導現象無關，但這些證據也并沒有做到完全否定室溫常壓超導材料的存在。

主要原因是，這種材料是一種復合材料，而且引發特殊性質的恰恰是里面的雜質，想完全復制一樣的產品并不是很容易。比如東南大學團隊，制備了六個樣品，只有一個樣品出現了超導現象，但不是室溫超導而是110K超導，也就是在-163℃以下可以實現超導，距離室溫超導還有很大的距離。如果這個實驗被證實，至少能說明，這種材料是有超導體潛質的，即使不能達到室溫超導，也有繼續研究的價值。但這個材料也不能真正代表韓國人做出來的材料，所以世界上很多機構向韓國團隊索要原始材料，想驗證一下韓國團隊的實驗數據有沒有問題。

還有一點，雖然目前還沒有確切證據做到室溫常壓超導，但理論上并沒有否定室溫常壓超導材料存在的可能性。通過化學結構改造實現室溫常壓超導一旦實現，其意義必然非同凡響。畢竟室溫常壓超導材料對未來的影響太大了，說性能逆天一點都不夸張。不管LK-99最終被證明是不是室溫常壓超導，關于室溫常壓超導材料的研究也都會一直進行下去。

關于室溫常壓超導材料的研究還會繼續，但可以肯定的是，短時間內這類材料不可能投入使用。然而，超導材料本身卻已經廣泛應用于科研和生產活動中了。尤其是近些年高溫超導材料已經被用到了電網中，替代傳統電纜并取得了不錯的效果。中國在這方面是走在世界前列的。

超導材料的應用非常多，但眼下最接地氣的一項應用還是用在電網節能上。大家都知道，電站發出來的電，需要經過電線傳輸到千家萬戶，甚至有些電需要跨越幾個省區遠距離傳輸，在電線有電阻的背景下，至少有10-15%的電力會損耗在電線上。如果使用超導材料，理論上可以把這些電給節省下來，這樣的節省甚至不亞于把所有白熾燈都換成節能燈帶來的效益。

以前沒有在電網上用超導材料，是因為傳統超導材料的使用成本太高了，液氦做冷卻劑實在太昂貴了，只有一些先進的科研設施才用得起。轉折點來自于高溫超導材料的發現，而高溫超導材料的發現也有中國的一份功勞。

圖片2：電網，來自百度圖片，無版權糾紛

中國出了一位超導院士趙忠賢，他跟世界其他科學家同步發現了今天應用最廣的高溫超導材料YBCO（釔鋇銅氧化物）。這種材料跟室溫超導材料一樣，是革命性的。YBCO可以在液氮溫度（77K，-196℃）下維持超導性能，相對于以往的超導材料只能用液氦冷卻來說，這是一個巨大的進步，也是超導材料從高端科研走向民用的前提。正是由于中國在這項材料的發現上走在了世界前列，后期的研究和應用都跟上了世界強國的節奏，甚至大有引領趨勢。

由于YBCO這種高溫超導材料的出現，世界上發達國家開始了把超導材料應用于電網的研究。這方面比較積極的國家有中國、日本、美國、韓國、德國、丹麥等國家。其中中國已經走到了前端。

并不是說擁有了生產YBCO超導材料的技術，就擁有了生產超導電纜的能力，就可以在電網中鋪設超導電纜了，否則世界上就不是只有少數國家可以生產高溫超導電纜了。高溫超導電纜的結構還是比較復雜的，而且不同類型的超導電纜適用于不同的應用場景，為了讓電纜能承載足夠強的電壓和傳輸足夠大的電流，需要對電纜結構進行特殊的設計，并不是隨便拿過來一條電纜就可以隨便適用于任何場景，也不可以任意提高電纜容量，甚至交流電纜和直流電纜的結構也是不一樣的。

需要說明，YBCO并不是金屬材料，更像是陶瓷材料，這樣的材料生產出來的電纜，并不能像金屬電纜那樣可以輕松接到一起，超導電纜的接頭技術也涉及到了超導電纜的核心專利技術。而且，由于YBCO特殊的材質和特殊的內部結構，生產的時候并不容易像金屬電纜那樣想生產多長就能生產多長。YBCO電纜往往只有幾十米，長的電纜也不過四五百米，要想拿到更長的超導電纜，必須借用特殊的接頭技術。

中國早在2004年就在云南普吉完成了首條電網超導線路的鋪設工作，比美國僅僅晚了四年。同年，還在甘肅白銀完成了另一條線路的鋪設。2013年，又在寶山鋼鐵股份有限公司鋪設了國內首條領絕緣高溫超導電纜，這是一種新型的超導電纜，也是當下主流的一種超導電纜，可以說中國一直跟著世界節奏，在超導電纜領域走出了一條獨立自主的路子。

值得一提的是，2021年中國在上海鋪設了世界上最長的高溫超導電纜，全長1200米，相當于美國最長超導電纜的兩倍，比德國1000米的高溫超導電纜還要長。這項工程相當于讓中國在高溫超導電纜應用領域從跟跑走向了領跑。不僅僅是長度世界最長，承受電壓達到35KV，電流，是同類產品中性能最好的。

圖片3：高溫超導電纜，來自百度，無版權糾紛

在研發領域，中國也走在了世界前列，已經研發出了能承受220kV電壓、3kA電流的高溫超導電纜。也研發出了直流大容量高溫超導電纜，甚至研發出了單條400米以上的高溫超導電纜?？梢哉f，中國在高溫超導領域的布局走在了世界前列，無論是基礎研究還是核心專利申請，以及實際應用研究，中國都是居于世界前列的。未來隨著技術越來越成熟，中國國家電網中高溫超導電纜的使用規模一定會遠遠超過其他國家，成為全球高溫超導電纜應用的領頭羊，就像高鐵一樣成為世界典范。

中國執著于推進高溫超導電纜在電網中的應用，那高溫超導電纜真能實現0損耗傳輸電能嗎？它有哪些優點呢？未來真有可能實現超導電纜的全替代嗎？

高溫超導電纜雖然能實現電阻為零，理論上可以實現零損耗傳輸電能，但實際電纜卻做不到0損耗。

首先，現在的電纜輸送的電力都是交流電，交流電哪怕在超導體中傳輸也是有損耗的，因為交流電會往外釋放電磁波，從而損失能量。未來應該會有越來越多直流超導電纜投入使用，因為直流電是不會輻射電磁波的，也就避免了輻射損耗。

其次，高溫超導電纜也只能做到液氮溫區超導，溫度太高了就會產生電阻，不再超導。為了維持超導狀態，必須時刻用液氮來維持低溫，也就是電纜芯需要泡在液氮里面。而液氮的溫度和環境的溫度相差二百多攝氏度，不管電纜的隔熱效果有多好，也會不斷有熱量損耗，為了維持液氮溫度，必須有配套的制冷技術維持溫度，換句話說維持溫度是需要消耗電能的。

再次，YBCO電纜單條長度都不太長，往往需要借助超導接頭技術來銜接，接頭是做不到零電阻的。

還有，電纜內部也有一些損耗電能的機制，就算沒有前面的這些因素，超導電纜也做不到完全不損耗電能。

所以，超導電纜并不是不損耗電能，而是比傳統電纜更節省電能。目前超導電纜的能耗水平已經達到了普通電纜的六分之一左右，這也是非?？捎^的節省了。

超導電纜相對于傳統電纜來說，除了節省電能以外還有一些優點，比如可以在低電壓下傳輸大電流，能量損耗很少。超導電纜的傳輸容量比傳統電纜高很多，一般能達到傳統電纜容量的三倍以上，以前一堆電纜才能完成的傳輸任務，換成超導電纜一根就夠了。超導電纜還可以節約地下空間，在相同輸電電壓的情況下，超導電纜比傳統電纜能節省一半以上的鋪設面積，節約地下空間。

當然，高溫超導材料雖好，也不太可能替換所有電纜。在未來相當長的時間內，高溫超導電纜只會用來制作城市內主電纜和遠距離輸送電能的主電纜，只有在這兩類電纜中超導材料的優勢才能充分發揮，也對得起鋪設這種電纜的高昂成本。一般的電纜換成超導電纜，成本上非常不劃算，除非未來真的可以實現室溫常壓超導電纜，那時候可能我們家里面的電線也可以換成超導的。這也正是大家都急切希望室溫常壓超導材料盡快面世的原因。

不管怎樣，中國在超導電纜應用領域走在了世界前列，未來肯定會成為高溫超導電纜的最大應用市場，成為引領全球的大市場。讓我們一起期待吧。

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