休斯顿大学研究团队实现常压超导新突破 临界温度达151开尔文

技术研究 QuantumWire 2026-03-15 18:25
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2026年3月10日——来自德州超导中心(TcSUH)和休斯顿大学物理系的研究人员打破了常压超导的温度纪录,这一突破最终可能催生更高效的能源生产、传输和存储方式。

该团队在常压下实现了151开尔文(约零下122摄氏度)的临界温度(Tc),这是自1911年发现超导现象以来,所有已报道常压超导体中的最高纪录。临界温度是材料转变为超导态的分界点,此时电流可在零电阻状态下传输。

数十年来,提高临界温度始终是超导研究的核心目标。科学家将Tc推向室温的每步突破,都能大幅提升超导技术的实用性和经济性。

这项由休斯顿大学物理学家朱经武(均音译)和邓良子完成的研究,于3月9日发表在《美国国家科学院院刊》。研究工作得到了全球发明投资公司Intellectual Ventures、德州政府通过TcSUH以及其他基金会的资助。

“当前电网输电损耗约8%的电力,”物理学教授、TcSUH创始主任及论文资深作者朱经武表示,“若能节省这部分能源,意味着数十亿美元的经济效益,同时大幅减少环境负担。”

超导体零电阻的特性可改进电网、推动先进医学成像系统发展、实现聚变能源技术并开发更快的电子设备。但绝大多数超导体需冷却至极低温,导致其成本高昂且难以普及。

“当材料能在常压下工作时,科学家就能利用成熟的仪器进行研究,并开发适用于常规环境的超导技术,”物理学助理教授、TcSUH首席研究员及论文第一作者邓良子解释道。

突破温度壁垒

过去半个多世纪,科学家在寻找更高Tc的新型超导材料方面持续取得进展。朱经武团队1987年突破性地发现YBCO材料在零下180摄氏度(93K)实现超导,由此引发全球高温超导研究热潮。

随后在1993年,汞基铜氧化物陶瓷Hg1223以零下140摄氏度(133K)的超导温度创下常压纪录,并保持至今。该团队通过新技术将这一纪录提升了18摄氏度,达到151K。

这一突破得益于“压力淬火”技术——虽然该方法在金刚石合成等领域常见,但在超导研究中属创新应用。研究人员先对材料施加高压以增强其超导特性并提高临界温度,在维持压力的特定温度下快速释放压力,从而“锁定”强化后的超导性能。即使撤压后,材料仍能在常规条件下保持高Tc。

“其他团队已证明高压下实现室温超导是可行的,”朱经武说,“我们的方法表明,无需持续施压也能维持这种状态。”

推动研究进展

尽管实现约300K的常压室温超导仍是终极目标,但研究人员表示新纪录标志着重要突破。资助方Intellectual Ventures的超导研究主管Rohit Prasankumar指出,其团队同期在《PNAS》发表的展望论文中提出了六种提升超导温度的方法,压力淬火正是其中之一。

“室温超导一个多世纪来被视为科学界的'圣杯',”Prasankumar说,“休斯顿团队的成果表明这个目标比以往任何时候都更接近。但新纪录与室温间仍有约140摄氏度的差距,需要材料科学家、化学家、工程师和物理学家通力合作来填补。”

朱经武充满信心:“这项发现潜力巨大。我们相信只要投入足够的人力和时间,必将实现其全部价值。”