142.第140章 找到高温超导材料（1/2）

第140章 找到高温超导材料

王建昆选择将超导材料的研究放到靠前的位置，是经过深思熟虑的。

现在整个世界已经进入到电气时代，电能的应用已经非常普遍，而因为电阻的存在，电能在传输过程中就损耗了非常大的一部分。

而超导材料的应用可以大幅度降低电能在传输过程中的损耗。

另外超导材料不仅是可以提高导电性，其另外的一个效应也有非常巨大的应用价值，那就是迈斯纳效应。

这种效应具体的情况是：当一个超导体在磁场中处于超导态时，它内部产生的磁场强度与外磁场能够完全抵消，从而内部的磁感应强度为零。

也就是说，磁力线被完全排斥在超导体外面。

超导材料有很多的应用场景，比如超导强磁体，超导储能你磁体，超导电机，超导电磁推进系统，超导磁悬浮列车，超导计算机，超导陀螺仪等等。

以上的一些超导应用场景，他收集到的资料里都有科学家和工程师想到了，而且很多还设想有这么一种高温超导材料，然后画出了设计图纸。

只是现在全世界都在等待高温超导材料的发现，这些应用也只有一些实验室在进行前期探索，他们用昂贵的液氦做为冷却剂，选用铜氧化物等超导转变温度在19k左右的材料。

王建昆之前只是搭建好了检测实验室，制造了3百多公斤液氮，然后按照资料上提到的一些超导材料进行复现实验。

他按照超导发现的先后顺序以及材料的临界温度从低到高进行测试。

首先是水银，他先将凝固成固体的水银用液氮进行冷却，同时接通电阻检测仪，当温度来到4.2k时，其电阻果然会瞬间消失。

王建昆在固态水银开始降温时用超能力进行观察了，而且他在脑海里将这一条细丝样的水银进行了极致放大。

此刻脑海中，无数直径10米的巨球排列组合成一个多面长条，这些巨大的球体还在不断的震动，外围的电子云也在不断的组合变化。

随着液氦对水银起作用，这些巨大的球体震动的幅度在逐渐的降低，外部的电子云团的变化速度也开始降下来，电阻仪上的电阻值则只有小数点后面的数字在变，说明一般的降温并不改变电阻。

随着温度逐渐降低到4.2k附近时，王建昆发现这些巨球几乎不震动了，但是外部的电子云还是在缓慢的变化，而电阻值也还是跟之前的一样没什么变动。

当温度到达4.2k那一刻，一个奇特的现象出现了，外部的电子云形成了一条比较稳固的通道，而内部的原子核也改变了微小的位置，恰好形成了一个个连续且稳固的晶格。

王建昆在脑海中把此刻的水银原子仔仔细细的观察，脑海中的水银巨球上下左右的变化位置，经过多角度分析，这些原子核确实是形成了一个个特殊的晶格结构，从而将外部的电子也束缚成了一个连续的电子带。

这种结构使得当两边有电势差时，可以让外部电子通过的阻力降为零。

水银这种单质金属检测完了后，他将锌，铝，铅，钨等几种资料上有提及的金属也进行了超导测试。

在他的超能力观察下，发现当温度到达这些物质的超导临界温度时，原子核确实会发生微小的位置变动，从而形成一个比较规则的带正电的晶格，从而将外层电子也束缚成一个电子带。

这个现象如果不是用超能力观察，现有的科学仪器是发现不了的。

王建昆思考一番后，得出了自己对超导形成原因的一番理解。

所有的原子虽然都成电中性，因为内部的原子核所带的正电会和核外的电子所带的负电中和。

可是这种电中和现象是宏观上的，在微观上是不一样的。

因为其内部的原子核和外部的电子是一直在运动的，这就导致在极微小的时间段内，原子核要么呈正电，要么呈负电。

只是一般的仪器检测不了原子的带电性，毕竟时间间隔是现在所有仪器都达不到的检测极限。

既然原子是会带电的的，那么导电也就可以理解为当有电势差时，原子的核会起到吸引外部电子，原子本身的电子会排斥外部电子。

当这种吸引和排斥的力不相等时，就会发生导电现象了。

这也可以解释电阻形成的原因，因为电子要经过原子核和外部电子的吸引和排斥，这个过程就是在对原子做功，宏观表现就是有电阻存在，所以导电的过程也会有发热的过程，而发热就是原子因为外部电子通过时对原子进行了做功。

高中的知识里虽然将世界上的材料分成了导体和绝缘体，其实是进行了强硬划分的，世界上没有绝对的绝缘体，当电压也就是电势差达到某个程度，所有不导电的材料都会进行导电。

就比如闪电，因为电压足够大，电流可以在空气中流动。

而超导现象形成，就是因为原子核在某个温度会自发的形成一个个规则的连续稳固的带正电的晶格。

之前的不规则晶格虽然能够导电，可是不同晶格之间的还是有电势差的。

没形成超导态的材料，其内部的晶格就好比是一个个台阶，电子每上一级台阶都要耗费一些能量。

而形成超导态的材料，其内部的晶格瞬间就贯通形成了一个真空管道，当两边有电子时，可以让电子以超高速通过，而且不消耗任何能量。

为了验证自己的理解是否正确，王建昆在单元素超导现象观察完成后，又开始了多元素材料进行观察。

在观察好几种化合物的超导变化过程中，王建昆确信自己的理解没有错，形成超导的原因就是跟他想的一样。

既然原因找到了，他将观察到的信息告诉智子，让智子帮忙分析计算，看是否能够用智子的超级计算能力发现新的超导材料。

智子根据王建昆观察的数据，用它的量子计算能力进行计算。

没多久它就结束了，告诉王建昆如果要找到高温超导，还需要进行全元素周期表的元素降温观察。

因为超导能够形成，跟原子核的震动是密切相关的，有些元素不管在什么温度下，其原子核都不能震动组合成规则的连续稳固的晶格。

但是跟其他元素结合后，又有可能形成这种奇特的结构。

所以要想通过计算发现超导新材料，那必须有足够的数据，才有可能计算得到。

而且不仅仅是单质的降温数据，还需要其与多种元素组合后的降温数据。

不过王建昆为了早点得到可用的高温超导材料，选择了缩小范围。

他决定以铝作为主材进行研究。

铝作为地壳中含量最多的金属元素，今后如果需要大规模应用，不会受到原材料来源的困扰。

而且单质铝本身就能够在1.2k时发生超导现象，所以选它作为超导主材，是有极大的成功率的。

铝本身的机械性能，延展性，切削性等都很优秀，如果今后研究出的材料里铝的占比较大的话，将铝基超导体做成线缆，做各种超导元器件都会非常方便。

主材选定后，接下去就是要筛选辅助材料了。