常温超导：打开未来科技的大门(超导最全科普)
印象中，“超导”这个话题近些年每隔一段时间就会成为科技圈甚至社会讨论的热门话题。
7月底，韩国研究团队发布论文，声称成功发现了世界上首个室温超导体“LK-99”，该材料在常压下127摄氏度就可以达到超导临界点。消息一出，瞬间引爆全球。
科研人员普遍认为，该发现的真实性取决于其它团队能否成功复现结果。因此，全球各大研究机构及高校相继复现验证，目前已经得到了部分结果。相比于前几次的“乌龙”，这一次的研究看起来更可靠一些。但截止目前还没有完整的验证结果复现论文结论。
1. 事件回溯
LK-99，这串字符学名为“改性铅磷灰石晶体结构”，由韩国科学家Sukbae Lee, Ji-Hoon Kim等人发布的论文中，它被称作“第一个室温常压超导体”。作者表示，其已通过临界温度（Tc）、零电阻率、临界电流（Ic）、临界磁场（Hc）和迈斯纳效应证明了LK-99的超导性，该材料独特的结构允许在界面中保持微小的扭曲结构——这是LK-99在室温和环境压力下保持并表现出超导性的最重要因素。
(a) Diamagnetic susceptibility measurements of LK-99, (b) sample of LK-99 partially levitating over large magnet
2. 什么是超导？
在了解常温超导之前，我们先要理解什么是超导。
超导，英文名为superconductor，是一种材料在冷却到非常低的温度时，电阻突然变为零的现象。
当电流通过一个超导材料时，它可以在没有任何热效应的情况下流动，这种特性被称为零电阻。
此外，超导材料也具有完全抗磁性，即磁力线不能穿过超导材料。
零电阻和抗磁性，这两点是超导最为重要的特性。
超导体具有三个基本特性，即完全导电性、完全抗磁性、通量量子化。
3. 名词解释
完全抗磁性
又叫迈斯纳效应，是指磁力线无法穿越超导体，超导体内部磁场为零，而不受周边磁场干扰的现象。所有物质都有磁性，且抗磁性是很弱的，因此在任一具有物质的空间，物质都会受到磁力干扰。而超导物质由于表面能够产生一个无损耗超导电流，就会抵消内部的磁场而呈现出完全的抗磁性。
完全抗通量量子化
又称约瑟夫森效应，是指当两层超导体之间的绝缘层只有原子厚度时，可以发生量子隧穿效应，即电子可以穿越绝缘层这个“墙壁”产生超导电流。这种现象让人们了解了亚原子微观世界的奇异之处，也解决了许多科学发展应用上的难题。
4. 超导研究的重要里程碑：
1911年：荷兰物理学家海克·卡末林发现了汞在低温下的超导现象，这是超导研究的起点。
1957年：超导理论的突破性进展。约翰·巴丁、约翰·巴丁、列文·康定和罗伯特·希格斯独立提出了BCS理论，解释了超导现象的微观机制。
1986年：高温超导的发现。瑞士IBM实验室的科学家们发现了第一种高温超导材料，即铜氧化物。这一发现引发了对高温超导机制的广泛研究。
2008年：铁基超导的发现。日本科学家们发现了第一种铁基超导材料，这一发现引起了对铁基超导机制的研究热潮。
5. 室温超导
常温超导是指在常规温度下（通常指室温或更低的温度）下实现超导现象的材料。
常温超导一直是科学界的一个梦想，因为传统的超导材料需要极低的温度才能实现超导状态。然而，近年来的研究表明，一些新型材料可能具有在常规温度下实现超导的潜力。
常温超导的突破
2020年，一个由俄罗斯和美国科学家组成的研究团队宣布发现了第一种在常温下保持超导性的材料。这种材料被称为“二硒化四甲基铅”，它可以在超过10°C的温度下才能表现出超导性。虽然离常温还有一定的距离，但这是首次在如此高的温度下发现超导材料，这一发现有望推动超导研究的进一步发展。
6. 超导的未来应用
由于超导有这么一些奇异特征，由此为人类社会发展提供了许多可能。
如用超导材料做成的电线，由于没有电阻，可以环绕地球而不损耗功率，省却了大型变压器升压的麻烦；
采用超导材料完全抗磁性特点，做成的磁悬浮列车，可以漂浮在轨道上无摩擦的运行等等。
其实，超导材料早就问世了，并且已经开始应用在社会生活的方方面面，但这种应用目前还受到了很大限制，主要就是材料的超导性能需要极其严苛的条件才会发生，比如要求极低的温度，极高的大气压强等。
实际的应用案例
现在的磁悬浮列车，超导线圈是磁悬浮列车的关键设备之一，要让列车悬浮在轨道上，列车的超导线圈就必须始终保持在零下196摄氏度低温状态，为了保证这种低温，每一节列车上都要装上一台液氮压缩制冷机，以维持超导线圈的温度。这也就是磁悬浮列车虽然速度快，但是建的很少的原因。
传统的超导材料需要极低的温度（接近绝对零度）才能实现超导状态，这限制了其在实际应用中的使用。因此，科学家们一直致力于寻找能够在常温下实现超导的材料。常温超导的实现将彻底改变能源传输和储存的方式，使得电力损耗大幅降低，提高能源利用效率。不夸张地说，可能会引发下一次工业革命。
