超导传感器 常温超导关键时刻！建议用这个传感器检测？研究团队却拒交样品！
常温超导关键时刻！建议用这个传感器检测？研究团队却拒交样品！
近日，大家或许都被韩国研究团队发现常温常压超导体新材料LK-99的新闻刷屏，随着消息的发酵，全球大学都在追求复现该实验结果，但目前仍“真假难定”。
据8月3日最新消息，由韩国超导体专家组成的韩国超导低温学会，表示某研究所制造的LK-99材料不足以证明其为常温常压超导体，因为没有表现出迈斯纳效应。
并且，韩国超导低温学会成立验证委员会对该结果进行验证，验证委员会解释说，为了验证超导体的两个特性：电阻为零的现象和完全半磁性特征，将测量样品的磁化率和电阻。
验证委员会特别提到，对磁化率的测试，将使用一种超灵敏的磁传感器进行检测，可以精密测量。 言下之意，只有通过该传感器对样品进行磁化率等检测后，才能最终下定结论。
传感器专家网https://www.sensorexpert.com.cn
专注于传感器技术领域，致力于对全球前沿市场动态、技术趋势与产品选型进行专业垂直的服务，是国内领先的传感器产品查询与媒体信息服务平台。基于传感器产品与技术，对广大电子制造从业者与传感器制造者提供精准的匹配与对接。
令人意外的是，该韩国团队拒绝向验证委员会提交样品，并表示要看请等到明年美国物理学会届时进行展示。
怎么检测是否是常温常压超导体？韩国超导低温学会是指用什么传感器检测磁化率？常温常压超导体对人类有什么意义？ 请看下文。
韩国专家想用SQUID超导磁传感器检测全球“第一个”超导体样品！什么是SQUID？
为了验证超导体的两个特性：电阻为零的现象和完全半磁性特征，将测量样品的磁化率和电阻。
韩国超导低温学会验证委员会表示：“磁化率是使用SQUID的超导传感器的磁化率测量系统 ，可以精密测量，只要提供样品，不会花费很长时间”，“但是为了验证，需要多次的再现实验和交叉验证，正在协商在何种范围内测量哪些变量。”
这里，韩国验证委员会想对该超导体样品进行磁化率检测使用的是一个名为SQUID的磁传感器。什么是SQUID？
SQUID中文名称为超导量子干涉仪（Superconducting Quantum Interference Devices, SQUID），这是一种将磁通转化为电压的磁通传感器， 是一种能测量微弱磁信号的极其灵敏的仪器，不仅可以用来测量磁通量的变化，还可以测量能转换为磁通的其他物理量，如电压、电流、电阻、电感、磁感应强度、磁场梯度、磁化率等。
SQUID 作为探测器，可以测量出 10-11 高斯的微弱磁场，仅相当于地磁场的一百亿分之一，比常规的磁强计灵敏度提高几个数量级，是进行超导、纳米、磁性和半导体等材料磁学性质研究的基本仪器设备，特别是对薄膜和纳米等微量样品是必需的。 利用 SQUID 探测器侦测直流磁化率信号，灵敏度可达 10-8 emu；温度变化范围 1.9 K~400 K；磁场强度变化范围 0~70,000 高斯（7 特斯拉）。
SQUID磁传感器的基本原理是建立在磁通量子化和约瑟夫森效应的基础上的，被一薄势垒层分开的两块超导体构成一个约瑟夫森隧道结，当含有约瑟夫森隧道结的超导体闭合环路被适当大小的电流偏置后，会呈现一种宏观量子干涉现象，即隧道结两端的电压是该闭合环路环孔中的外磁通量变化的周期性函数 ，其周期为单个磁通量子Ф0=2.07×10-15Wb，这样的环路就叫做超导量子干涉仪.
▲SQUID磁传感器结构示意图
SQUID磁传感器需要使用到超导材料，根据其所使用的超导材料，可分为低温超导（LTc SQUID）和高温超导（HTc SQUID） ——显然目前不会有室温超导SQUID仪。又根据其偏置电流的不同，分为直流和射频两类，即DC-SQUID和RF-SQUID 两种。
DC-SQUID在直流偏置电流下工作，含有两个约瑟夫森结的超导环。RF-SQUID即射频超导量子干涉仪，它的探测器件含有一个约瑟夫森结的超导环和一个与之相耦合的射频谐振器。
下图为DC-SQUID和RF-SQUID的结构示意图，可直观看到两种SQUID磁传感器的区别。
▲DC SQUID和 RF SQUID的示意图
作为灵敏度极高的磁传感器，SQUID超导量子干涉仪可用于生物磁测量、大地测量、无损探伤等领域各种弱磁场的精确测量 ，如超导体在Tc附近磁化率的涨落 、在较宽温度范围内生物化学样品的磁化率、岩石磁力、极低温度下的核磁化率等。
▲几种多晶样品在1T直流场的变温磁化率（来源：测试狗）
超导体材料为什么要测磁化率？超导跟磁化率有什么关系？这要从超导发现的历史说起
那么，为什么韩国超导低温学会验证超导体材料就要测磁化率？超导体跟磁化率有什么关系？这可能需要从超导体发现的历史说起。
1911年，荷兰莱顿大学的卡莫林-昂尼斯（Heike Kamerlingh Onnes）意外地发现，汞在-268.98°C时电阻消失的现象； 后来又有许多金属和合金被发现都具有与汞相类似的低温下失去电阻的特性，由于它的特殊导电性能，卡莫林-昂尼斯称之为超导态。
卡莫林由于他的这一发现获得了1913年诺贝尔奖。 这一发现引起了世界范围内的震动。在他之后，人们开始把处于超导状态的导体称之为“超导体”。超导体的直流电阻率在一定的低温下突然消失，被称作零电阻效应。导体没有了电阻，电流流经超导体时就不发生热损耗，电流可以毫无阻力地在导线中流大的电流，从而产生超强磁场。
▲卡莫林-昂尼斯（Heike Kamerlingh Onnes）和超导性的发现（来源：A Hundred Years of Superconductivity）1933年，荷兰的迈斯纳和奥森菲尔德共同发现了超导体的另一个极为重要的性质 ，当金属处在超导状态时，这一超导体内的磁感兴强度为零，却把原来存在于体内的磁场排挤出去。 对单晶锡球进行实验发现：锡球过渡到超导态时，锡球周围的磁场突然发生变化，磁力线似乎一下子被排斥到超导体之外去了 ，人们将这种现象称之为“迈斯纳效应”（Meissner effect）。
后来人们还做过这样一个实验：在一个浅平的锡盘中，放入一个体积很小但磁性很强的永久磁体，然后把温度降低，使锡盘出现超导性，这时可以看到，小磁铁竟然离开锡盘表面，慢慢地飘起，悬空不动。迈斯纳效应有着重要的意义，它可以用来判别物质是否具有超性。 需要补充的是，直到目前为止，也未发现除了超导体外的其他原因能产生这一现象。
电阻是由磁场导致的。电流会产生磁场，从而形成阻力。阻力的变化则会改变电流，又会反过来改变导体内部的磁场。
也即是说，就目前的科学研究结果来说，零电阻的物体里面就不存在磁场，对施加的任何磁场表现出完全的抗磁性——即迈斯纳效应。
所以，韩国超导低温学会才提出用SQUID——目前地球上最灵敏的磁传感器，来监测样品的磁化率。如果该样品里面不存在磁场，那么基本可以确认是超导体。
目前发现的超导体材料，均是在“极端温度”和“极端压力”等条件下才能实现的，因此对实际应用意义有限。
从1911年至今100多年，人们一直致力于寻找常温常压超导体。
▲来源：新智元
人类为什么致力于寻找常温常压超导体？
如果说人类文明起源于对火的使用，那么对电的发明和使用就像人类再次发现了“火”。
自从人类发现并掌握电以来，电的用途无处不在，交通、取暖、照明、电讯、计算等等，几乎所有机器都离不开电，就像人离不开水一样。
现代社会，电和水对人类来说几乎同等重要。水和电也是现代城市最离不开的两样东西，因此马化腾曾说腾讯要做互联网的水和电——事实上这就是微信在当前中国互联网的地位。
而电最大的障碍就是电阻——在电的传输过程中无处不在，电阻不仅消耗电而且会产生热。
譬如半导体产业中，目前芯片制造过程中需要消耗大量的电能，公开数据显示，预计2025年台积电用电量将占中国台湾整体的12％。其中至少有一半的能源由于电阻，消耗在了传送的路上。
因此，常温常压超导体的出现，首先在电的传输线路——超导电线，在没有任何电阻的情况下，意味着超导体能以无损的方式传输电能，从而实现能源效率的最大化。
此外，对计算机等电子产品的设计将产生翻天覆地的变化，芯片的设计将不用再考虑发热的问题 ，这样高速计算、高速传输、小型化等设计将更为容易，不再需要散热系统、光纤被取代、先进制程门坎降低等等。
有资料推测，使用超导体即使是小如iPhone的手机，都能拥有与量子计算机匹敌的运算能力。
我们现在的高铁可能就被磁悬浮列车所取代 ，因为常温常压超导体材料从内部排出磁场，这使得它们成为强大的电磁铁。
我国中车四方研制的高速磁浮交通系统达到时速600公里 ，磁悬浮以时速600公里从北京开到上海贯穿1000多公里只需要2.5个小时，同样的距离乘坐飞机需要3小时，高铁5.5小时。所以在1500公里的范围内行驶，该磁悬浮是最快的交通工具。
对传感器、仪器等等所有行业均具有颠覆性，我们上文中提到的SQUID磁传感器，目前只能使用高温超导或低温超导材料，因此使用条件苛刻，如果有室温超导材料的SQUID磁传感器，就能直接降低该仪器的使用限制。
结语：人类文明处于爆发前夕？
近年以来，科技领域接连来了许多重大突破，从未如此密集：Chatgpt、AIGC、数字虚拟人、CPO光模块、算力、液冷服务器、4D毫米波雷达、镓和锗的应用、固态电池、减速机、机器人、无人驾驶、智能座舱、存储器、Chiplet、低轨卫星、太空光伏……
现在，常温常压超导体似乎到了“未来已来”的时刻，与以往很快被证伪的论文不同的是，本次随着多个大学的复现，虽然不能直接鉴真，但也难以证伪——未来可期。
我们，正走在不断将未来变成现实的路上，“未来已来”这一刻似乎不太远。
华科复现韩国室温超导，这回是真的？
备受关注的常温常压超导材料，已经被国内团队部分复现了？
韩国团队的LK-99（LK-99即本次发现的常温常压超导材料）发布之后，全球十数个实验室纷纷开始验证、复现。据该团队发布的论文来看，复现难度并不大，多位科学家表示，要复现并验证LK-99的真伪，最快只需约一周时间。
从7月22日论文发布至今，一周过得很快。目前参与复现的实验室中，印度的新德里CSIR国家物理实验室已经宣告复现失败，北京航空航天大学的复现结果亦不理想，且在复现过程中发现LK-99的特性更像是半导体。
8月1日下午，一个ID为“关山口男子技师”的b站up主，发布了一则名为“LK-99验证”的视频。视频中的实验复现了近日韩国公布的常温常压超导材料的抗磁性，也就是被复现的材料确实可以磁悬浮。
b站视频“LK-99验证”
视频介绍中称，该实验由华中科技大学材料学院博士后武浩、博士生杨丽，在常海欣教授的指导下，成功首次验证合成了可以磁悬浮的LK-99晶体，该晶体悬浮的角度比Sukbae Lee等人获得的样品磁悬浮角度更大，有望实现真正意义的无接触超导磁悬浮。
因为复现材料过小，目前该华中科技大学团队仅复现了LK-99的抗磁性，该材料是否为零电阻还要等再烧一炉材料才知道。
饱受质疑的小团队
在这则“LK-99验证”的视频发布之前，8月1日早些时候，美国劳伦斯国家实验室发布了一篇简短的分析，利用计算机模拟显示，LK-99为常温常压超导材料的可能性很大。
直到劳伦斯国家实验室发布消息前，学界对这次的新材料仍持高度怀疑态度。这种怀疑一方面是因为科研工作者“天生多疑”，另一方面则是因为这个韩国团队，确实不太“出名”。
这次发现LK-99的韩国团队Suk-bae Lee和Ji-hoon Kim，是韩国高丽大学Tong-Shik Choi 教授的学生。在1999年的一次实验中，他们偶然发现实验品的观测数据中有一个微弱的信号，这是只有超导体才会出现的观测信号。
但是当时的课题组反复实验，也没有最终制作出产生这个信号的材料。
此后，Suk-bae Lee和Ji-hoon Kim先后离开了高丽大学的实验室，并创办了一家量子能源研究中心Q-Centre。此后数年，两人一直“不咸不淡”地经营着这家量子技术公司。
直到2017年Tong-Shik Choi教授去世，他在临终之际对两位后辈提出嘱托，希望他们能继续进行超导材料的研究。
在那之后，或许是受了老教授的鼓舞，或许是唤起了年轻热血，亦或许是Q-Centre的业绩确实不尽如人意。Suk-bae Lee和Ji-hoon Kim二人，再度投身到LK-99的研究中。
2020年，二人第一次向Nature投递了关于超导材料的论文。然而好巧不巧，当时正赶上了Ranga P. Dias超导论文被学界证伪的风波。这位Dias就是5个月前刚刚在常温超导研究方面“再摔跟头”的美国罗切斯特大学团队。由此，LK-99的第一篇论文被Nature拒收。
2021年，两人为LK-99在韩国申请专利，2023年3月专利申请通过后，LK-99的论文才发布在了论文档案库arXiv上，接受同行评审和实验验证。
LK-99相关论文发布在在arXiv
“名不见经传的二人组”“跨领域创业多年后回归研究”“科研实力一般的韩国高校”“隔壁论文的不良影响“等等问题，都使得LK-99在学界的样子看起来不那么“可信”。
除此之外，在他们发表的论文中，也有一些地方与主流的超导理论背道而驰。
《科技日报》援引南京大学超导物理和材料研究中心主任闻海虎观点：韩国团队所展示的并非超导现象，而是超导假象。根据数据猜测，可能LK-99材料本身存在非常微弱的抗磁，与重力达到某种平衡以后，形成了一个微软的磁悬浮状态，事实上并非超导磁悬浮。
事实上，绝对的科研实力对于超导材料来说，并不一定是最重要的，因为超导材料的研究中确实有很大的运气成分，就像炼金术，只要不断把各种东西丢到炉子里烧，不一定什么时候就能烧出好东西。
LK-99的实验过程中就有记录一次“意外”导致样品中混入氧气从而取得了意想不到的实验结果。
复现≠可复制
在常温常压超导材料被证实以前，低温、高温超导技术在全球早已有商业化应用，已经在生活中出现的磁悬浮列车就是其中之一。
市场研究机构IMARC在2022年发布的一则报告中显示，2021年全球超导材料市场规模已达到9.026亿美元，预计2027年将达到22.902亿美元， 2022年至2027年间的增长率 （CAGR）为17.3%。
传统超导技术被广泛应用在医疗、军事、能源等领域。2021年，上海就已经投运了全球第一条千伏公里级超导电缆。而超导技术更大的发展前景还在于其中最重要的就是核聚变的研究和应用。
“超导体产生的强磁场可以作为磁封闭体，将反应堆中的超高温等离子体包围并约束起来。”中科创星创始合伙人米磊曾告诉虎嗅，“室温超导”有望解决磁约束核聚变的核心问题，将大幅提高后者的商业化进程。
目前，全球最大的核聚变联合项目，国际热核聚变实验堆（简称“ITER”：International Thermonuclear Experimental Reactor）就正在利用低温超导技术，制造超导托卡马克HT-7实验装置。7月26日，中国科技部公布的最新8个ITER职位空缺中，就包含与低温超导相关的2个低温工程师职位。
全超导托卡马克装置
常温常压超导实现后，应用领域将进一步拓宽。包括众所周知的无损耗电能传输、磁悬浮交通工具、高效能电机和发电机，以及利用核磁共振的医疗成像，量子计算、大型粒子加速器、能源存储、高灵敏度传感器等。
只要跟“电”相关的领域，就会被超导材料革命。
这与上半年爆火的AI大有不同，AI大语言模型是先技术再找场景。超导技术似乎正好相反，已经有大量可能的应用场景排队等着上马，但超导技术还太不成熟。
尽管学界还没有完全证实LK-99的真实性，关注超导的资本已经提前杀入搅局了。
美国东部时间8月1日，美国相关概念股美国超导（AMSC）盘前大涨150%，盘中涨幅最高约70%，收盘报16.13美元，涨60.02%。然而截至发稿，该股盘后涨幅已回落至-1.05%。
由于华中科技大学的视频发布于北京时间8月1日的15:00后，国内各股均以收盘。但超导概念仍整体涨了4.61%，5只个股涨停。
类似的情况在5个月前，美国罗切斯特大学的物理学家Ranga P. Dias及其团队宣称发现常温超导材料时，也出现过一次。本次涨停的永鼎股份、百利电气等多只“超导”板块概念股，在当时也都集体一字涨停，不过在上次“常温超导”哑火之后，这些股票也大多出现了价格回踩。
由此可见，如果常温常压超导技术真的到来了，那么此前炒作AI的热钱有可能很快就会涌入新的炒作标的。
不过，对于超导材料的商业化问题，多数人认为不会很快。
从理论，到实验，再到同行评审验证，量产。通常一个诺奖级的技术要拿上诺贝尔奖都得等个几年甚至十几年。要看到这项技术真正商业化落地，还要考虑很多与钱相关的问题。
“现在讨论这些问题太早，室温超导现阶段远远不具备商业化的条件，仅从材料制备来看，成本能否得到控制都还是个未知数。 ”米磊表示，室温超导的商业化落地时间现在还无从判断。
相关问答
简单来说 超导 有什么用?超导材料具有零电阻和完全抗磁性的特性,这使得它们在许多领域中具有重要的应用价值。以下是超导材料的几个主要应用:1.能源传输和储存:超导材料可以用于电力...
超导 磁力 传感器 原理与维修?超导磁力传感器是一种利用超导材料的特殊性质来测量磁场的传感器。它的原理是基于超导材料在低温下会出现零电阻和完全抗磁性的特性。当超导材料受到外部磁场...
超导 和芯片之间有什么联系?1.超导和芯片之间有联系。2.超导技术可以应用于芯片制造过程中,提供更高的电流密度和更低的能耗,从而改善芯片的性能和效率。超导材料可以用于制造高速、低...
什么是 超导 体?超导体是指在一定低温下具有零电阻和完全磁通排斥的材料。在这些材料中,电流可以在没有能量损耗的情况下自由流动,这是因为电子可以聚集在一起以形成一种称为...
超导 体用于哪些行业?1、超导体的应用有:强电应用超导发电机:目前,超导发电机有两种含义。2、一种含义是将普通发电机的铜绕组换成超导体绕组,以提高电流密度和磁场强度,具有发...
谁知道冰箱冷藏室感温器阻值是多少?_住范儿家装官网冰箱冷藏室感温器阻值是2.1K。接触式温度传感器的检测部分与被测对象有良好的接触,又称温度计。温度计通过传导或对流达到热平衡,从而使温度计的...
什么是 超导 量子?SQUID实质是一种将磁通转化为电压的磁通传感器,其基本原理是基于超导约瑟夫森效应和磁通量子化现象.以SQUID为基础派生出各种传感器和测量仪器,可以用于测量磁...
室温 超导 对电气专业有什么影响?常温超导对以下专业有影响:材料科学与工程:常温超导材料的研究和开发需要材料科学家和工程师的专业知识,以了解材料的结构、性能和制备技术。物理学:常温超...
常温 超导 对什么专业有影响?常温超导是指在较为常规的温度和压力条件下实现超导现象,这对很多专业领域可能产生广泛影响。以下是一些可能受到常温超导技术发展影响的专业:物理学:常温超...
铌 超导 腔用途?1.铌超导腔具有广泛的用途。2.铌超导腔是一种用于存储和操作量子信息的关键元件。它可以用于量子计算、量子通信和量子模拟等领域。铌超导腔的主要作用是提...