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刷新超导材料最高临界温度

溅射靶材 2020-06-03 10:23

  刷新超导材料最高临界温度

  超导材料能无损耗传输电能,但其应用却因超导态严苛的低温要求而受限。因此,实现室温超导成为科学家的重要目标,如今他们离这一目标越来越近。在最新一期《自然》杂志上,美德两国科学家组成的研究小组发表论文称,他们实验证实,高压下的氢化镧在250K(K代表绝对温标开尔文,250K大约为-23℃)下中具有超导性。而250K,是迄今为止超导材料中已证实的最高临界温度。

超导材料元素

  过去的一个世纪里,科学家一直在寻找能在室温下具有超导性的材料,随着越来越多的超导材料被发现,最高临界温度的纪录也在不断刷新,逐步向室温目标迈进。在2018年,两个独立研究小组几乎同时报告称,压缩的氢化镧化合物可能在更高的温度下表现出超导性,其临界温度范围从215K~280K不等。这一理论预测在当时引起了广泛关注。

  此次,美德两国研究人员通过实验验证了这一理论预测。他们使用一种被称为金刚石压腔的设备,利用两颗金刚石挤压一小块儿镧样品,使其在170吉帕的高压下转化为氢化镧化合物——LaH10,然后用X射线探测其结构和成分。研究人员观察到LaH10具有零电阻、在外加磁场作用下临界温度会降低、同位素效应(临界温度依赖于同位素质量的现象)这3个超导材料特征,但因样本量太小而无法对超导材料的另一个重要特征——迈斯纳效应(一种超导体对磁场的排斥现象)进行观测。他们表示,其所观察到的3个特征已可以证明,在250K的温度下,氢化镧在超过100万倍地球大气压下会变成超导物质。

典型的超导材料

  据外媒报道,作为英国第四大城市,格拉斯哥市正和苏格兰首府爱丁堡市展开“内部竞赛”,争做英国首个“净零排放”城市。两座城市现已公布计划,格拉斯哥称其“将在2045年前”达到“净零”目标,而爱丁堡则将期限设定在2030年。“净零”期限不尽相同,但相同的是都把发展电动汽车产业当做两个城市争夺“净零”城市的重要抓手。

  作为排放“重头”,格拉斯哥市“净零”工作重点指向了交通和城市供暖。据悉,早在几年前,该市就开始在新能源汽车产业领域布局,与曼彻斯特大学石墨烯研究院就新能源汽车轻量化、石墨烯电池研发等领域达成合作研发意向。

  为实现“净零”目标,目前该市计划解决电动汽车充电问题,并在五年内逐步淘汰排量最严重的公共汽车。格拉斯哥市已经得到苏格兰电力公司大力支持。

  据了解,由于没有街边停车位,居住在公寓内的城市居民中有70%以上无法为电动汽车充电。苏格兰电力公司称其计划推出全新充电系统,完善充电基础设施建设,以保证用户可以在各种场合快速充电。

碳基材料的超导临界温度

  苏格兰电力公司首席执行官凯斯安德森表示:“为了能让苏格兰在2045年之前实现净零排放,必须有城市率先实现这一目标。 ‘净零比赛’是好事。”

  格拉斯哥市议会领导人Susan Aitken说:“我们现在必须采取行动,格拉斯哥市政府将发展必要的合作伙伴关系,我们需要成为英国第一个净零城市。”

  同样雄心勃勃的爱丁堡市则把“净零”期限足足提前了15年。在交通领域上,爱丁堡同样早有布局,2018年吉利TX5电动出租车在挪威上市后,也开始在爱丁堡正式销售,一度引发舆论关注。在爱丁堡,需要充电的新能源汽车可以通过政府设置的联合充电点完成充电。

  另有相关人士称,爱丁堡可能会在交通运输上进一步限制车辆路权,比如,禁止开车进入市中心,在城外设立货运枢纽等。

  智能网联汽车、新能源汽车是汽车行业的发展趋势,要想规范和高质量发展,标准化工作不可或缺。5月15日,工信部发布了《2019年智能网联汽车标准化工作要点》和《2019年新能源汽车标准化工作要点》,为破解两个领域的发展难题提供了“金钥匙”。

  与去年的同类文件相比,今年的两份标准化工作要点有了很多不同之处,令人耳目一新,代表了我国在智能网联汽车、新能源汽车两个领域的新进展。

  首先,在顶层设计和指导思想上,今年的两份标准化工作要点紧扣深入贯彻落实党中央、国务院关于建设制造强国的战略部署。这与去年仅从产业领域本身出发的立足点相比,站位更高,视野更宽,目光更远,目标更明确,同时也说明国家对智能网联和新能源汽车的重视。
超导体发现的年份与临界温度的关系,随着不同族别被发现,临界温度提高

  其次,在工作方针和总体思路上,去年的标准化工作要点突出的是加快落实制修订工作、持续完善架构和运行机制;而今年的工作要点已经转为强调把握产业融合发展思路,动态完善、统筹推进标准化工作。这意味着思路更加清晰,着力点更加精准,标准化工作更加务实。

  第三,在任务谋划和工作重点上,今年强调要突出抓好重点急需标准的制定,这更加贴合产业发展现实需求,针对当前存在的瓶颈和短板,着重解决产业现实中的难点、痛点,标准化更接“地气”。

  加快智能网联汽车标准化工作,对于我国在新一轮汽车产业变革中占据主动,形成智能网联汽车的发展优势具有重要意义。2019年智能网联汽车的标准化要点从过去的强调内部机构协调转到重视具体工作任务上,从搭大框架向填重点转化。

  尽管我国在智能网联相关的先进驾驶辅助系统(ADAS)、自动驾驶、汽车信息安全、汽车网联等方面的研究持续推进,但是仍然存在一些亟待解决的问题,如尚未形成国家层面的智能网联汽车发展战略,缺乏大型国家项目支撑;国内相关领域的基础技术比较薄弱,核心技术落后于世界先进水平;国内零部件企业相对弱小、实力不足;互联网产业与智能网联汽车的融合层次较浅;研发机构与相关企业的研究基本是各自为战,缺乏有效协同机制;智能网联汽车信息安全隐患尚未引起足够重视。其中最为关键的是标准法规建设工作与国外相比差距较大,客观上对产业发展形成了制约。因此,智能网联汽车标准化要点有针对性地提出,要稳步推动先进驾驶辅助系统(ADAS)标准制定、全面开展自动驾驶相关标准研制、有序推进汽车信息安全标准制定、协同开展汽车网联相关标准制定等明确的任务要点,对症下药,有利于打破桎梏、补齐短板、建立规范,推动智能网联汽车健康发展。

  发展新能源汽车是我国汽车产业转型升级的重要方向,也是我国从汽车大国迈向汽车强国的必由之路。2019年新能源汽车标准化要点的目标更关注当前亟需解决的现实问题。近年来,国内新能源汽车发展不断升温,不仅传统车企纷纷布局新能源汽车,造车新势力也层出不穷。但与此同时,行业发展的痼疾和痛点也日益显现,特别是动力电池续驶里程波动问题、近期一再发生的电动汽车自燃事件等,使新能源汽车的续驶能力、安全性成为社会共同关注的热点。随着新能源汽车保有量的增长,报废电池回收再利用问题越来越被重视。此外,作为新“风口”的燃料电池汽车发展也需要更好地加以规范。为此,《2019年新能源汽车标准化工作要点》查漏补缺,有的放矢地对电动汽车安全、能耗、燃料电池电动汽车、充电设施及加氢系统、动力电池回收利用等方面明确提出了要求。找准了发力点,无疑有助于祛除新能源汽车“病根儿”,持续完善新能源汽车标准体系。

  总之,包括智能网联汽车和新能源汽车在内的新技术、新领域、新产业,要持续健康发展,标准化是一个绕不过去的“坎儿”。汽车发达国家领先的“秘诀”之一,就是标准化先行。有了标准化,才能谈规范发展、高效发展、高质量发展。在汽车“新四化”的统领下,在互联网、大数据、人工智能、5G发展日新月异的今天,加快智能网联汽车与新能源汽车标准化工作,有利于筑牢基础,引领产业加速进化,实现从小到大、从大到强的转变,从而拥有市场竞争主动权和国际话语权,为世界贡献中国智慧、中国方案。

  日前,山东省潍坊市政府印发了《关于做好全市汽车加氢站规划建设运营管理工作的意见》(潍政办字〔2019〕61号),标志着潍坊市成为全国第一个出台汽车加氢站具体管理办法的城市。

  据了解,《意见》从行业监管、规划建设、经营服务、安全管理、经营许可等五个方面,对加氢站从规划建设到运营管理工作提出了具体要求,意在解决加氢站行业当前面临的各类突出问题。

  该《意见》明确了加氢站参照天然气加气站模式进行管理,燃气管理部门是行业监管部门。解决选址难问题,规定支持现有加油站、加气站、充电站合建加氢站,并不再单独办理规划选址、用地等手续;公交场站、物流园区内可以使用工业、仓储用地建设自备站。解决施工图审查问题,授权市级燃气管理部门组织专家审查暂代图纸审查。解决经营许可问题,明确加氢站无需办理经营许可,经营单位确需办理的,可主动申领《燃气经营许可证》。解决人员配备问题,要求单站配备3名以上专业技术人员,作业人员上岗证以特种设备和压力容器资格证暂代。

  超导体的最高临界温度

  高温超导材料光看临界温度不行,还得看它的加工性能,也就是能否拉成丝或加工成一定的形状,这样才有实用价值.

  目前国际上实用化的高温超导材料第一代是铋基超导体,第二代是钇钡铜氧,称为钇基超导体,临界温度90K(-183℃),后来又发现了铋锶钙铜氧超导体,临界温度110K(-163℃).用这种超导体已经制成超导电缆、超导磁体、超导变压器、超导电机等,超导电缆的试验已达并网试验阶段,我国在这方面也不落后,但超导线材还得进口.在这方面日本比较先进.

  2019年,德国科学家在揭示宇宙奥秘,研发新超导体,以及探索生命起源和进化等方面取得较大进展。

  在探索宇宙奥秘方面,德国HazelHen超级计算机运行一年多生成了迄今最详细的大尺度宇宙模型TNG50,其时间跨度138亿年,物理宽度2.3亿光年,包含数万个正处于演化中的星系。在俄罗斯的帮助下,德国于7月成功发射X射线空间望远镜“eROSITA”,并传回首批图像。未来有望发现大约10万个释放X射线的星系团和数百万个活跃黑洞,有助于更好地理解宇宙中占主导地位的暗物质和暗能量。

  马克斯·普朗克学会下属多个研究所有重要发现。如在两个伽马射线暴的观测中发现迄今已知最高能光子,研究解析了高能伽马射线暴形成过程;首次在行星状星云NGC7027中检测到了宇宙演化的最重要标记之一——氦合氢离子,为一项长达几十年的研究画上了句号。

  在生命起源和人类进化过程研究方面,法兰克福大学研究人员发现一种嗜热细菌通过吸入一氧化碳呼出氢气而生长,这被认为是地球上最古老的细胞呼吸形式。图宾根大学科学家在德国发现生活在约1160万年前的猿类化石,证明了一种新型体式行为“延伸型肢体攀爬”,为人们了解猿类在成为两足动物之前的情况提供了新线索。德国科学家还在希腊发现的一块约21万年前的头骨,代表了有关亚欧大陆现代人类的最早证据。

  脑科学研究方面,马克斯·普朗克脑研究所科学家重建了小鼠桶状皮层89个神经元的形态特征及其连接。德国和英国研究人员合作发现,阻断特殊钙通道可拯救神经细胞,或能成为针对帕金森病的新神经保护疗法的基础。德国和瑞士科学家开发出首个植入式磁共振探测器,能突破脑扫描方法的电物理极限,以前所未有的分辨率探测大脑的生理机能,为未来针对脑细胞神经元活动和生物能过程的高特异性和定量绘图技术铺平了道路。

  在量子技术领域,维尔茨堡大学研究人员设计汞碲量子阱,首次成功构建拓扑量子点接触,使研究边界状态之间的潜在相互作用成为可能。雷根斯堡大学科研人员在原子级半导体(二硒化钨)中发现新的量子干涉现象,为开发新型激光源和量子信息光学处理装置开辟了新途径。

  2019年,德国科学家在超导领域也取得突破性成果。德美两国科学家合作发现,在超过100万倍地球大气压下,氢化镧在零下23摄氏度具有超导性,这是迄今超导材料已获证实的最高临界温度。

  在未来地球科学研究领域,德国科考船“极地之星”于2019年9月20日开始有史以来最大一次国际北极气候研究多学科漂流观测(MOSAiC)。教研部资助1.5亿欧元,来自19个国家的600人将轮班参与该项目。

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