第三百四十四章影響國家發展的材料
更新時間:2024-07-13 作者:少一尾的九尾貓
大國院士 第三百四十四章影響國家發展的材料
雖然昨晚忙碌到晚上兩點多才睡，但第二天，徐川依舊七點多就從床上爬起來了。 簡單的洗漱和吃了個早餐后，他便迅速趕到了研究所。 高溫銅碳銀復合材料的測試可還沒有完，昨天晚上，他和宋文柏僅僅是針對超導臨界Tc溫度和邁達斯效應進行了測試。確認了這種新型銅碳銀復合材料在152K的溫度下能轉變成超導態。 而一項材料的測試項目可不止這些。 除了普通材料的力學性能測試、電子學特性測量外，超導材料還有獨特的界電流密度、渦旋釘扎性能、捕獲磁場等方面測試。 而相對比力學、電子學那些普通特性外，后面的超導測試才是關系到一項超導材料好壞的關鍵。 比如臨界電流密度，指的是在一定化學環境下所能夠達到的最大電流密度，即使在最大電流流量下也不會發生電極腐蝕或者化學阻抗的變化。 如果對超導體稍微有點了解的人一般都知道超導具有臨界溫度Tc這個概念。就是正常相材料轉變成超導材料的溫度。 但超導體不僅具有臨界溫度，還具有臨界電流密度和臨界磁場強度。 一旦溫度高于臨界溫度/電流密度超過了臨界電流密度/磁場強度超過了臨界磁場強度，就會向正常相轉變。 換句話簡單的來說，溫度過高，電流過大，磁場過強都會使超導體喪失超導性。 而現如今制備出的超導體中不存在同時具有高臨界溫度，高臨界電流密度和高臨界磁場密度的材料，因此超導體的應用并不廣泛。 但是正因如此，超導體的研究具有很大的價值。 若能找到“三高”超導體（高臨界溫度，高臨界磁場，高臨界電流密度），就具有廣闊的應用前景。 因此相關研究雖然稱不上最熱門，但一直是凝聚態物理領域的重要研究方向之一。 而如何提升臨界電流密度和臨界磁場密度，也是目前超導材料界最前沿的研究方向。 所以在接下來的時間中，徐川需要對他制備出來的高溫銅碳銀復合超導材料進行完備的測試。以確定這種新型材料各方面的參數。 此外，他還需要盡快的將這種產品工業化。 畢竟時間不等人，可控核聚變工程已經開啟，相對比使用其他的超導材料，比如氧化銅基超導材料制造磁約束裝置來說，他更愿意也更熟悉使用后世自己研發的銅碳銀復合高溫超導材料。 一方面不僅僅是因為熟悉銅碳銀復合高溫超導材料的性能；另一方面，則是銅碳銀復合高溫超導材料能提供的磁場強度要遠超尋常的超導材料。 大型強粒子對撞之所以動輒幾十公里，原因不僅僅是因為需要將粒子加速到極致，更是因為提供磁場的超導體，具有極限。 比如歐洲原子能研究中心的LHC對撞機，使用的磁體是由鈮鈦(NbTi)超導材料制成的，目前僅僅能提供8.3特斯拉的磁場強度。 而這方面的性能嚴重限制了對撞的能級，目前LHC的對撞能級極限在13Tev左右。 但如果能將磁場強度提升一倍，達到16T，那么以LHC的規模，對撞能級能提升到100Tev級別。 磁場強度翻一倍，對撞能級能提升借接近八倍。 這就是超導材料臨界磁場的重要性了。 而在可控核聚變上，臨界磁場強度的重要性就顯得更勝一籌了。 高臨界磁場，才能提供更高的磁約束力，徐川不可能為了提升約束力將反應堆修成直徑十幾公里的巨型堆，那并不現實。 所以提升高臨界磁場，就是他唯一的選擇了。 目前臨界磁場最高的超導體材料是由櫻花國研究鎂二硼超低溫超導體材料，能夠達到40特斯拉的磁場強度。 40特斯拉的磁場強度聽起來并不是很夸張的樣子，但實際上它已經非常驚人了。 簡單的對比一下你就知道了。 用家庭中常用電器冰箱來舉例。冰箱中使用的磁鐵只有一特斯拉的百分之一，也就是0.01T。 對比之下，40T這個數值就很夸張了。 不過受限于材料本身難以塑造、需要臨界溫度極低等缺點，這種鎂二硼低溫超導材料沒法廣泛應用到儀器設備上，目前還僅用于實驗室研究。 而常規氧化銅超導體材料雖然同樣能提供差不多接近20T左右的磁場強度，但它也同樣有著鎂二硼超低溫超導體材料的缺點。 至于銅碳銀復合高溫超導材料，他后世研究出來的材料磁場強度是在16T左右。 這輩子利用高溫超導機理和數學模型計算制備得到的臨界磁場強度，還不知道有多少。 從計算理論上來說，這種新型銅碳銀復合高溫超導體的固體磁場強度應該能達到20T以上。 具體能達到多少，需要通過測試后才能知道 川海材料研究所，樊鵬越的辦公室中，徐川有些不自然的摸了摸臉龐，感覺上面像是有東西一樣。 對面，他的大師熊樊鵬越正在用一種極其怪異的眼神死死的盯著他。 被看的有些受不了，徐川咳嗽了一下，打斷了這種詭異的氣氛，開口道：“我說，又不是第一次見面了，你這樣盯著我干啥，我臉上又沒花。” 聞言，樊鵬越怪異的說道：“你真是個人？” 徐川嘴角抽了一下，道：“沒必要吧，雖然152K的高溫超導材料成果的確很驚人，但也并不是說不可能。” 聽到這話，樊鵬越都想咆哮了，他感覺自己的三觀在被無限挑戰。 “是，152K的高溫超導的確不是不可能！” “但是伱丫不是半個月前才從我這邊拿走實驗室的超導材料數據啊！” “別跟我說，你在普林斯頓學數學的時候還搞過材料研究！” “做個人吧！” 要知道博士期間他跟著導師研究二硒化鎢二維材料的時候，辛辛苦苦做了一年多的實驗都沒有找到正確合成二硒化鎢的路線。 這個妖怪拿到超導材料數據不到半個月，就將超導材料的Tc臨界溫度從43.5K提升到152K，足足提升了一百多K不說，還直接打破了目前高溫超導材料的記錄。 說實話，他都想剖開這個妖怪的腦子，看看里面是不是裝著一臺量子計算機了。 徐川嘆了口氣，道：“別扯了，后面要忙的事情還有很多呢。先完成對這種材料的測試再說吧。” 聊起正事，樊鵬越也正經了起來，他思考了一下后道：“材料的測試應該不是什么問題。雖然有些參數我們這邊還缺少設備沒法做，但是你出面，找南大借用一下相關的設備肯定沒問題。” “你和宋文柏在昨天晚上就已經完成了初步的測試，152K的高溫超導，哪怕它在其他方面的性能弱一些，這個溫度也注定了它的應用前景是相當廣泛的。” “而從之前宋文柏研究的超低溫銅碳銀超導材材料來看，你研究的這份材料性能參數應該不會低。” 說著，他似乎想起了什么，看向徐川接著問道：“如果我沒猜錯，你這個材料應該是用理論和數學配合模型研究的，所以你手里應該有它的相關參數性能的預測數據吧？” 頓了一下，他又打斷了自己的話，接著道：“不，肯定有，宋文柏匯報說你昨天就直接精準的預測了它的臨界Tc溫度，那么其他的臨界電流、臨界磁場方面數據肯定有。” 徐川點了點頭，道：“的確有，從理論上來說，這份銅碳銀復合高溫超導材料臨界磁場應該能達到20T以上，至于臨界電流，這個需要根據溫度和臨界磁場來具體判斷的。” 聞言，樊鵬越倒吸了口冷氣：“20T的臨界磁場？你確定你沒算錯嗎？這個數字很恐怖的！” 徐川笑了笑，道：“還行，20T算是保守估計，按照理論來算，如果完美狀態它的臨界磁場最高能達到28.74T。” “當然，這個數據現實中應該不可能達到。” 聽到這話，樊鵬越忍不住咽了口空氣，道：“如果是這樣，這份超導材料的價值就大了。” “之前我還在考慮你后續是準備怎么處理這份材料，是和之前的人工SEI薄膜一樣申請專利，還是說準備自己建廠生產售賣成品。” “現在看來，自己建廠生產才是唯一的辦法。” “這種級別的高溫超導材料，恐怕就是你想申請專利，上面都有可能找你商量了。” “雖說論文和專利與實際的制造與技術還是有一些區別的，但這種重要性極高，甚至涉及到國家發展的材料，恐怕上面也不會輕易同意你將論文發布出去吧？” 頓了頓，他又想起了什么，接著問道：“你這種材料能制造成導線嗎？傳統力學和電學方面的性能如何？” 徐川想了想，道：“制造成導線應該是可以，傳統力學和電學方面的性能從理論上來說比氧化銅基高溫超導材料要好一些。” “但因為晶體結構方面的關系，它目前依舊更偏向于陶瓷固態方面一些。” “如果你想大規模的應用于發電、輸電、儲能、弱電等領域目前來說還是比較困難的。” 頓了頓，他接著補了一句：“當然，這段時間我還會再研究優化一下，看看能不能繼續提升一下它的性能。” “或者說，看看能不能改變或摻雜一些其他材料，在不影響或者影響較小的情況情況下，優化一下它的傳統物理性能。” 大國院士 第三百四十四章影響國家發展的材料
雖然昨晚忙碌到晚上兩點多才睡，但第二天，徐川依舊七點多就從床上爬起來了。 簡單的洗漱和吃了個早餐后，他便迅速趕到了研究所。 高溫銅碳銀復合材料的測試可還沒有完，昨天晚上，他和宋文柏僅僅是針對超導臨界Tc溫度和邁達斯效應進行了測試。確認了這種新型銅碳銀復合材料在152K的溫度下能轉變成超導態。 而一項材料的測試項目可不止這些。 除了普通材料的力學性能測試、電子學特性測量外，超導材料還有獨特的界電流密度、渦旋釘扎性能、捕獲磁場等方面測試。 而相對比力學、電子學那些普通特性外，后面的超導測試才是關系到一項超導材料好壞的關鍵。 比如臨界電流密度，指的是在一定化學環境下所能夠達到的最大電流密度，即使在最大電流流量下也不會發生電極腐蝕或者化學阻抗的變化。 如果對超導體稍微有點了解的人一般都知道超導具有臨界溫度Tc這個概念。就是正常相材料轉變成超導材料的溫度。 但超導體不僅具有臨界溫度，還具有臨界電流密度和臨界磁場強度。 一旦溫度高于臨界溫度/電流密度超過了臨界電流密度/磁場強度超過了臨界磁場強度，就會向正常相轉變。 換句話簡單的來說，溫度過高，電流過大，磁場過強都會使超導體喪失超導性。 而現如今制備出的超導體中不存在同時具有高臨界溫度，高臨界電流密度和高臨界磁場密度的材料，因此超導體的應用并不廣泛。 但是正因如此，超導體的研究具有很大的價值。 若能找到“三高”超導體（高臨界溫度，高臨界磁場，高臨界電流密度），就具有廣闊的應用前景。 因此相關研究雖然稱不上最熱門，但一直是凝聚態物理領域的重要研究方向之一。 而如何提升臨界電流密度和臨界磁場密度，也是目前超導材料界最前沿的研究方向。 所以在接下來的時間中，徐川需要對他制備出來的高溫銅碳銀復合超導材料進行完備的測試。以確定這種新型材料各方面的參數。 此外，他還需要盡快的將這種產品工業化。 畢竟時間不等人，可控核聚變工程已經開啟，相對比使用其他的超導材料，比如氧化銅基超導材料制造磁約束裝置來說，他更愿意也更熟悉使用后世自己研發的銅碳銀復合高溫超導材料。 一方面不僅僅是因為熟悉銅碳銀復合高溫超導材料的性能；另一方面，則是銅碳銀復合高溫超導材料能提供的磁場強度要遠超尋常的超導材料。 大型強粒子對撞之所以動輒幾十公里，原因不僅僅是因為需要將粒子加速到極致，更是因為提供磁場的超導體，具有極限。 比如歐洲原子能研究中心的LHC對撞機，使用的磁體是由鈮鈦(NbTi)超導材料制成的，目前僅僅能提供8.3特斯拉的磁場強度。 而這方面的性能嚴重限制了對撞的能級，目前LHC的對撞能級極限在13Tev左右。 但如果能將磁場強度提升一倍，達到16T，那么以LHC的規模，對撞能級能提升到100Tev級別。 磁場強度翻一倍，對撞能級能提升借接近八倍。 這就是超導材料臨界磁場的重要性了。 而在可控核聚變上，臨界磁場強度的重要性就顯得更勝一籌了。 高臨界磁場，才能提供更高的磁約束力，徐川不可能為了提升約束力將反應堆修成直徑十幾公里的巨型堆，那并不現實。 所以提升高臨界磁場，就是他唯一的選擇了。 目前臨界磁場最高的超導體材料是由櫻花國研究鎂二硼超低溫超導體材料，能夠達到40特斯拉的磁場強度。 40特斯拉的磁場強度聽起來并不是很夸張的樣子，但實際上它已經非常驚人了。 簡單的對比一下你就知道了。 用家庭中常用電器冰箱來舉例。冰箱中使用的磁鐵只有一特斯拉的百分之一，也就是0.01T。 對比之下，40T這個數值就很夸張了。 不過受限于材料本身難以塑造、需要臨界溫度極低等缺點，這種鎂二硼低溫超導材料沒法廣泛應用到儀器設備上，目前還僅用于實驗室研究。 而常規氧化銅超導體材料雖然同樣能提供差不多接近20T左右的磁場強度，但它也同樣有著鎂二硼超低溫超導體材料的缺點。 至于銅碳銀復合高溫超導材料，他后世研究出來的材料磁場強度是在16T左右。 這輩子利用高溫超導機理和數學模型計算制備得到的臨界磁場強度，還不知道有多少。 從計算理論上來說，這種新型銅碳銀復合高溫超導體的固體磁場強度應該能達到20T以上。 具體能達到多少，需要通過測試后才能知道 川海材料研究所，樊鵬越的辦公室中，徐川有些不自然的摸了摸臉龐，感覺上面像是有東西一樣。 對面，他的大師熊樊鵬越正在用一種極其怪異的眼神死死的盯著他。 被看的有些受不了，徐川咳嗽了一下，打斷了這種詭異的氣氛，開口道：“我說，又不是第一次見面了，你這樣盯著我干啥，我臉上又沒花。” 聞言，樊鵬越怪異的說道：“你真是個人？” 徐川嘴角抽了一下，道：“沒必要吧，雖然152K的高溫超導材料成果的確很驚人，但也并不是說不可能。” 聽到這話，樊鵬越都想咆哮了，他感覺自己的三觀在被無限挑戰。 “是，152K的高溫超導的確不是不可能！” “但是伱丫不是半個月前才從我這邊拿走實驗室的超導材料數據啊！” “別跟我說，你在普林斯頓學數學的時候還搞過材料研究！” “做個人吧！” 要知道博士期間他跟著導師研究二硒化鎢二維材料的時候，辛辛苦苦做了一年多的實驗都沒有找到正確合成二硒化鎢的路線。 這個妖怪拿到超導材料數據不到半個月，就將超導材料的Tc臨界溫度從43.5K提升到152K，足足提升了一百多K不說，還直接打破了目前高溫超導材料的記錄。 說實話，他都想剖開這個妖怪的腦子，看看里面是不是裝著一臺量子計算機了。 徐川嘆了口氣，道：“別扯了，后面要忙的事情還有很多呢。先完成對這種材料的測試再說吧。” 聊起正事，樊鵬越也正經了起來，他思考了一下后道：“材料的測試應該不是什么問題。雖然有些參數我們這邊還缺少設備沒法做，但是你出面，找南大借用一下相關的設備肯定沒問題。” “你和宋文柏在昨天晚上就已經完成了初步的測試，152K的高溫超導，哪怕它在其他方面的性能弱一些，這個溫度也注定了它的應用前景是相當廣泛的。” “而從之前宋文柏研究的超低溫銅碳銀超導材材料來看，你研究的這份材料性能參數應該不會低。” 說著，他似乎想起了什么，看向徐川接著問道：“如果我沒猜錯，你這個材料應該是用理論和數學配合模型研究的，所以你手里應該有它的相關參數性能的預測數據吧？” 頓了一下，他又打斷了自己的話，接著道：“不，肯定有，宋文柏匯報說你昨天就直接精準的預測了它的臨界Tc溫度，那么其他的臨界電流、臨界磁場方面數據肯定有。” 徐川點了點頭，道：“的確有，從理論上來說，這份銅碳銀復合高溫超導材料臨界磁場應該能達到20T以上，至于臨界電流，這個需要根據溫度和臨界磁場來具體判斷的。” 聞言，樊鵬越倒吸了口冷氣：“20T的臨界磁場？你確定你沒算錯嗎？這個數字很恐怖的！” 徐川笑了笑，道：“還行，20T算是保守估計，按照理論來算，如果完美狀態它的臨界磁場最高能達到28.74T。” “當然，這個數據現實中應該不可能達到。” 聽到這話，樊鵬越忍不住咽了口空氣，道：“如果是這樣，這份超導材料的價值就大了。” “之前我還在考慮你后續是準備怎么處理這份材料，是和之前的人工SEI薄膜一樣申請專利，還是說準備自己建廠生產售賣成品。” “現在看來，自己建廠生產才是唯一的辦法。” “這種級別的高溫超導材料，恐怕就是你想申請專利，上面都有可能找你商量了。” “雖說論文和專利與實際的制造與技術還是有一些區別的，但這種重要性極高，甚至涉及到國家發展的材料，恐怕上面也不會輕易同意你將論文發布出去吧？” 頓了頓，他又想起了什么，接著問道：“你這種材料能制造成導線嗎？傳統力學和電學方面的性能如何？” 徐川想了想，道：“制造成導線應該是可以，傳統力學和電學方面的性能從理論上來說比氧化銅基高溫超導材料要好一些。” “但因為晶體結構方面的關系，它目前依舊更偏向于陶瓷固態方面一些。” “如果你想大規模的應用于發電、輸電、儲能、弱電等領域目前來說還是比較困難的。” 頓了頓，他接著補了一句：“當然，這段時間我還會再研究優化一下，看看能不能繼續提升一下它的性能。” “或者說，看看能不能改變或摻雜一些其他材料，在不影響或者影響較小的情況情況下，優化一下它的傳統物理性能。” 大國院士 第三百四十四章影響國家發展的材料
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