开云官网靠谱吗全国服务热线:

18953388586

铜蜗轮

大开脑洞想想如何做更大更好的室温超导体

时间: 2024-03-24 06:21:39

作者: 开云官网靠谱吗

   详细介绍

  这几天,大家为了韩国的这个室温超导体的真假在网上吵得开了锅,我先说我个人的结论:这个 LK-99是真的室温超导体。

  1、韩国人自己测出来的电阻率是:10-10 ~ 10-11 Ω·cm(参见下面论文原文的截图),而国际电工委员会对超导的标准是电阻率小于10-11 Ω·cm,也就是说,韩国人对样本实测的结果,已经很接近于国际电工委员会对于超导的定义。下面的截图是韩国人论文中测量得到的超电性数据。

  之所以韩国人给出的是一个电阻率范围,而不是一个精确的电阻率的值,韩国人说是因为样本的体积太小,不足以精确测序LK-99材料的准确电阻率,目前只能大致地测出电阻率的范围。这点我相信。

  2、 人类现在已有的在室温下导电率最高的材料,是“银”,银在室温下的电阻率是 1.56 x 10-10 Ω·cm,也就是说,现在的这个 LK-99 材料的实测电阻率,已经和银的电阻率相似,甚至 LK-99 的电阻率已经略低于“银”了。光是发现了一种电阻率低于现有电阻率最低的新材料,无论这种新材料是不是超导,只要它打破了世界纪录,就是很值得研究的。

  现在这个 LK-99 是高温烧结出来的材料,看看这个材料的样子,里面含一些非超导的杂质很正常,这些杂质带来的一些小电阻,让LK-99未达到完全超导,就很好理解了。

  包括在不同的磁场条件下,电阻率跳跃的温度点会发生明显的变化,这些都是超导材料的特征。

  4、 华中科技大学的博士后武浩、博士生杨丽用实验复现了 LK-99 材料的抗磁特性,并用视频的方式向公众展示了一个针尖大小的小片的抗磁行为。东南大学物理学院超导研究团队孙悦教授在B站发结果:LK-99材料,在110K温度观测到了零电阻。

  6、 为了抢论文的第三作者的地位,Young-Wan Kwon 和 Hyun-Tak Kim 这两位项目的参与人,先后在2023-07-22的韩国时间下午17:00和美国东部时间凌晨6:00(相当于韩国时间19:00),把论文发在ArXiv论文平台上,前后只相差2小时。原因是诺贝尔物理奖一次最多发给3个人。这两位都要抢第三作者,Sukbae Lee和Ji-Hoon Kim的第1、第2作者的地位是铁定的,抢不了,Young-Wan Kwon 和 Hyun-Tak Kim都拼了命第3作者的地位。如果这个LK-99的室温常压超导是假的,那这两位根本没必要这么抢。

  接下来,我要重点讨论的,是如何提升 LK-99 材料的得率,或者说如何让 LK-99 材料的产量提高、超导性能提升、超导体变大、成本下降……。

  文章中说,S元素在高温反应中,会变成气体跑掉(S单质的沸点是444℃),再加S与O2形成的SO2或SO3本来就是气体。所以,不必太关注S元素的平衡。

  要产出一份 Pb9Cu1(PO4)6O,至少需要 5 份Pb2(SO4)O,才能提供足够的Pb、O两种元素;同时至少要6份Cu3P,才能提供足够的 P 元素。

  多出来的大量Pb、Cu,没有完全地融入Pb9Cu1(PO4)6O(也就是LK-99)之中,很可能就是非超导杂质的来源之一。

  从前面“方程1”和“方程2”的比较,就不难得知:把Pb2(SO4)O与Cu3P的摩尔比改成5:6,就能够大大减少最后铅的产出。所以,第一个可优先考虑的改进方法,就是把Pb2(SO4)O与Cu3P的投入摩尔比改成5:6。

  上面的“方程1”中,之所以铜会多出来,是因为要加入大量的Cu3P来提供6份P。

  那我直接想到的是,P元素是否能单独加入,不要只通过Cu3P的形式来加入P。

  P的单质,它的沸点是280.5℃。而制备LK-99的温度是925℃,这时候P已经是气体了。

  所以,是不是能够考虑,制备LK-99的反应,减少Cu3P的用量,而增加P单质,同时把反应放在密封的容器中进行,以避免P变成气体跑掉。

  我查了Pb3(PO4)2的熔点,是1014℃,原反应中的925℃不一定能够融化它,所以可优先考虑再加高反应温度。

  所以,韩国人用Cu3P有他们的道理,就是Cu3P在925℃时是液体,它可以成为Pb2(SO4)O的溶剂。我没有找到Pb2(SO4)O的熔点,但参考PbO的熔点是886℃,沸点是1470℃;PbSO4的溶点是1170℃,所以Pb2(SO4)O在925℃时,应该是固体。

  我查了铅磷灰石(Pb2(PO4)O)的密度是7 g/立方厘米,铜的密度是8.96 g/立方厘米,铅的密度是11.34 g/立方厘米。Cu和Pb的合金,也就是青铜,它的密度是8.9 g/立方厘米左右。又因为LK-99也是一个掺了铜的铅磷灰石,密度应该与铅磷灰石差不多,也就是说,LK-99的密度是7 g/立方厘米左右,应该与铜、铅、铜铅混合物的密度有较大差别的。

  所以,如果高温融熔时,LK-99是固体,铜铅混合物是液体,那可优先考虑在高温时就把这个材料放在高速离心机里,用大的离心力,把不同密度的两种材料分开。这样,得到的LK-99中混的Cu、Pb比例就会少,LK-99更纯,就可能更好地展现出LK-99的超导能力。

  Cu的熔点,是1085℃;Pb的熔点,是327.5℃;青铜(Cu与Pb的合金)的熔点,在950℃左右。铅磷灰石的熔点,网上没有查到准确的铅磷灰石的熔点,只查到各种磷灰石的熔点在850~1500之间。

  如果LK-99形成,必须有固相的Cu材料混在Pb2(PO4)O/ Pb9Cu1(PO4)6O的边上,以便把铜离子渗入到Pb2(PO4)O里面,那可优先考虑在慢慢降温时,在某一个温度时,进行带震动的高温离心,以便把固体的LK-99与固体的Cu在高温时就分离开。最后,得到的LK-99更纯,超导能力更好。

  1、 是否可用:铁、铝、锌等元素来替代铜,一个一个都试一遍,看看是否能够试出哪种元素可以产生出超导能力更强的材料;

  2、 是否可以通过液相的结晶来得到LK-99?是否可优先考虑在Pb + Cu 的盐酸、硝酸、硫酸溶液中,渗入磷酸,得到Pb + Cu的磷酸盐固体,然后掺一点CuO进行烧结?

  4、 烧结过程中,不断加入其它的因素,激光打、振动、通入氧气、强磁场、强电场、高压……

  您能把文章读到这里,您一定是智力超群、知识渊博的人,我祝贺您享受了一份精神上的饕餮大餐。