Блог

Aug 11, 2023

Энергетический прорыв или падение сопротивления? Вот что такого суперского в сверхпроводниках

Не расстраивайтесь, если вы совершенно не понимаете, почему технически подкованные пользователи Интернета сходят с ума по поводу этой странной штуки под названием LK-99, предполагаемого сверхпроводника, который может работать при комнатной температуре и

Не расстраивайтесь, если у вас нет абсолютно никакого представления о том, почему технически подкованные пользователи Интернета сходят с ума по поводу этой странной штуки под названием LK-99, предполагаемого сверхпроводника, который может работать при комнатной температуре и атмосферном давлении. Я здесь с тобой. Вернее, я был. Несмотря на то, что я знаком с большинством нишевых знаний, материаловедение не для меня. Тем не менее, недавнее предположение о том, что LK-99 может стать провозглашением безграничной чистой энергии и квантового компьютера в каждом кармане, является заявлением, вызывающим удивление, которое стоит проанализировать.

Итак, я отправился за нами на охоту и вернулся со 101 сообщением об этом потенциальном развитии технологий, которое некоторые называют Святым Граалем материаловедения. Вот краткий обзор того, как сверхпроводящий материал, такой как LK-99, может перевернуть весь технологический мир — и является ли эта последняя итерация скорее шумихой, чем надеждой.

Связанный

Изоляторы, такие как дерево и резина, замедляют или останавливают электричество, но проводники, такие как медные провода в вашем доме и металлический галлий в вашем телефоне, представляют собой вены, по которым электричество может легко проходить. Несмотря на это, независимо от того, насколько проводящим является металл, он всегда будет терять часть электричества, которое пропускает через него ваша линия электропередачи или аккумулятор телефона. Это называется сопротивлением, и оно враг компьютеров и чистой энергии.

Сверхпроводник — это материал, который пропускает электричество с нулевым сопротивлением, независимо от того, является ли этот материал элементарным металлом, например оловом, или соединением меди и кислорода. Он также устраняет все магнитные поля. Некоторые сверхпроводники работают только при чрезвычайно низких температурах или чрезвычайно высоких давлениях, что делает их совершенно непрактичным для масштабного использования. До сих пор никто не подтвердил существование воспроизводимого сверхпроводника, работающего при комнатной температуре и нормальном давлении окружающей среды.

Однако в последние несколько лет волнение росло, поскольку некоторые специалисты в этой области считают, что мы ближе, чем когда-либо, к поиску волшебного материала. И теперь эта надежда вновь зародилась благодаря недавним исследованиям двух университетов.

Хотите больше историй о здоровье и науке на свой почтовый ящик? Подпишитесь на еженедельную рассылку Салона The Vulgar Scientist.

Это самая захватывающая часть. Прямо сейчас мы тратим тонны энергии на борьбу с основным электрическим сопротивлением в каждом электронном устройстве и каждой электрической сети. Сверхпроводники при комнатной температуре смогут устранить этот запас отходов и подтолкнуть нас к нашему наиболее энергоэффективному будущему.

Как же так? Чтобы учесть количество энергии, которое вы потеряете из-за сопротивления, вам необходимо генерировать больше энергии, чем вы фактически используете для любого электронного устройства. Это неиспользованное электричество превращается в тепло, а это значит, что вам нужно больше деталей в этом устройстве, чтобы его охладить. В глобальном масштабе вся эта дорогостоящая трата энергии и тепла быстро накапливается — от огромных серверных ферм до логистики цепочки поставок, от энергоемких машин магнитно-резонансной томографии до квантовых компьютеров.

«Несмотря на то, что были замечены многообещающие усилия, исследующие границы возможности, некоторые громкие неудачи заставили большинство научного сообщества скептически относиться к любым заявлениям об открытиях».

Некоторые из наиболее интересных и многообещающих чистых технологий, такие как поезда на магнитной подушке и другие недорогие высокоскоростные транспортные средства, наконец-то могут стать жизнеспособными для массового развития с использованием сверхпроводников. Практические сверхпроводники также могут привести к созданию меньших по размеру и более дешевых МРТ, которым больше не потребуется охлаждение гелия — хорошая новость, учитывая, что однажды у нас может закончиться гелий. Охлаждение термоядерного реактора может стать безопаснее и проще. Батареи всех видов, наполненные опасными добытыми драгоценными металлами и опасными химикатами, могут быть превращены в простые резервные источники энергии с появлением сверхпроводящих магнитных накопителей энергии.

Если он использует электричество, сверхпроводник при комнатной температуре, вероятно, сделает его меньше и эффективнее. Это также, вероятно, принесет исследователям Нобелевскую премию и потенциально сделает их чрезвычайно богатыми.