大国院士第八百五十三章 kPa室温超导
通过纳米技术来合成一种材料并不是一件很难的事情。 但要精细化的操控材料的每一块区域，在掺入银和铬元素同时还要微调材料表面的堆叠和扭曲，且保证所有地方都一样，那就是一件相当难的工作了。 在等待从电子束蒸发镀膜机对氧化铜基材进行处理的同时，徐川也准备好了掺杂的材料和设备。 等待了两个小时左右的时间，在电子电子束蒸发镀膜机对氧化铜基材完成表面晶膜的处理后，他将这份基材从转移到sc激光引导等离子体气相沉积系统中。 超高纯度的银与铬两种材料在隔绝氧气的设备中处理完成后也同步送了这套设备中，等待着对其进行掺杂处理。 所谓的sc激光引导等离子体气相沉积系统，就是完成室温超导的核心了。 它的整体分成两部分。 第一部分是通过直流放电的手段，使需要掺杂的材料熔化和蒸发，蒸汽遇到周围的气体就会冷却或发生反应，从而形成纳米微粒。 而第二部分则是通过蒸气-晶体直接转化的路径，利用紫外激光激光引导这些掺杂蒸汽淬灭为纳尺度下稳定的奇异合金，并将其作为构建块打印成3d纳米结构阵列，均匀的部署在氧化铜基超导材料表面。 这是制造氧化铜基铬银系·室温超导材料最核心的部分。 简单的来说，其原理有些类似于芯片的制造，只不过流程没有那么复杂而已。 芯片是在晶圆上通过光刻机刻画逻辑门，而氧化铜基铬银系超导材料的制造是通过sc激光引导等离子体气相沉积系统引导掺杂材料在基材上完成纳米结构阵列。 前者需要多重蚀刻，而后者一次就足够了。 但不管怎么说，对于一种材料的制造来说，它的制造流程可以说已经是十分复杂的了。 不仅复杂，它需要用到的设备基本每一个都极其昂贵。 比如顶尖的真空电子束蒸发镀膜机的价格超过五百万，sc激光引导等离子体气相沉积系统的价格更是过千万。 如果说能够像单晶硅的制造一样，一次性拉出足够成千上万枚芯片的单晶硅锭，用这些昂贵的设备来制造室温超导材料还是值得的。 但事实上实验室制取室温超导材料，每一次都只能制造出少量的‘样品’。 这也是氧化铜基铬银系·室温超导材料难以工业化生产的主要原因。 毕竟实验室产品和工业化产品是两个完全不同的概念。 实验室中能通过各种顶级设备做到，不意味着规模化的生产也能一样。 不过研究工业化是工业界的事情，室温超导材料这种技术，只要出现了，工业界自然会将大量的资金投入里面进行尝试。 哪怕最终不能实现大规模的生产，也肯定会实现一定程度的商业化使用。 至少在各种高精尖的产品上，应用室温超导材料抛开性能外，其本身就是一个巨大的噱头，能够带来海量的利益。 所以这方面的工作徐川并不担心。 工业化再难，只要一样产品具备高额的实用价值，总有人会想办法搞定这件事的。 而他要做的，就是解决掉氧化铜基铬银系·室温超导材料的缺陷。 基材处理、银铬掺杂、氩气保护、调材料表面的堆叠和扭曲，建立以纳米为单位的均匀厚度，以获得所需的介电强度局部电子离域化。 在实验室中呆了整整两天半的时间，直到第三天的下午一点，徐川紧绷的神经才放松了下来。 看着连接氩气保护装置的电脑，他操控仪器停止了设备的运行。 保护着内部材料的氩气被抽离，高温也迅速散去，在耐高温陶瓷材料器皿中，一块不到十厘米的银灰色薄片正安静的躺在那里。 这就是他忙碌了整整两天半才成功复刻出来的第一块‘氧化铜基铬银系·室温超导材料’。 带着实验手套，用专门的镊子，小心的将这块薄膜从氩气保护管式炉中取出来，身旁的打下手的研发人员迅速递上了配有缓冲材料的玻璃器皿。 “测试一下这块材料的性能。” 长舒了口气，徐川开口吩咐道。 他没亲自去做检测实验，因为后面还有数块材料在等着他完成后续的流程。 在制造第一块材料的同时，他同步准备了数块材料的制备。 毕竟是时隔十几年的时间再亲手制备室温超导材料，他也不敢保证自己就能一次性成功。 按照流程，利用实验室的设备同步进行材料的不同阶段处理，多准备几块材料总是没错的。 如果一切顺利的话，他能在今天下午得到至少五块‘氧化铜基铬银系·室温超导材料’。 这个数量，哪怕是十几年没动手了的，也应该能够保证里面至少出一块合规品。 现在第一块成品出炉了，剩下的还等着他呢。 所以超导性能的实验测试，只能交给他打下手的其他研究员了。 一旁，担任副手也担任测试员的研究员闵富点了点头，带着制备出来的超导材料朝着另一间实验室走去。 这近一个月的时间以来，他作为专门的超导测试人员已经测试过不下两位数的各种材料了。 而这其中，绝大部分制备出来的超导材料仅仅能够实现低温超导，就算是偶尔能够做到液氮环境下的高温超导，也只是极少数。 正当他习惯性的以为这次的材料和平常时没有多大区别的时候，超导电磁测试系统上的数据却让他愣了一下。 一般来说，验证一块新材料是否是超导材料，需要验证两个条件。 第一个是材料是否有零电阻现象。 第二个则是材料是否具备完全抗磁性。 比如电阻测量。 超导材料最基本的超导性质是在超导态下电阻消失，通过在超导材料上施加电流并测量电阻，可以判断材料是否处于超导态。 这期间可以通过测试系统改变外部的环境和条件，如温度、压强等等来测试这份材料在不同条件下的数据，就是临界温度、临界磁场等等了。 而闵富做的第一组实验，自然是检测徐川制备出来的这块材料，是否具备超导性质了。 临界温度测量实验已经做过了，这次的材料非超导-超导相变的温度在1238k，也就是零下14935摄氏度。 这个数值如果是放到十年前，肯定是一个相当优秀的数据，它已经低于液氮的冷却温度不少了。 毕竟那个时候高温超导材料的研究才起步不久。 但放到现在，只能说平平无奇了。 高温铜碳银复合超导材料的临界温度都有152k，临界温度更加的优秀。 让闵富愣住的并不是临界温度，而是另一项参数。 压强测试实验数据！ 按照他的习惯，在完成了临界温度测试实验后，他进行的下一项实验是压强性测试。 对于目前超导领域来说，超导材料的压强性研发并不在主流研发路线上。 别看压强是一个非常重要的热力学维度，材料在高压下会呈现出新奇的结构和性能，一直以来备受物理、材料和化学研究者的关注。 且金属氢、富氢化合物、碳硫化合物等材料一度在高压强下实现了室温超导。 但这些材料实现室温超导的压强，都高的可怕。 比如2019年的时候，日耳曼国的研究团队发现十氢化镧在170-190万个大气压下，可以在逼近室温的250-260k以上出现超导性。 还有2020年米国罗彻斯特大学研发的碳质硫氢化物，也可以在高压强下实现了室温超导。 但这个压强的强度，却是整整260万个大气压。 这种苛刻的条件，可以说让这种材料除了研究价值外，没有任何其他的实用价值。 纵然是马里亚纳海沟底部的压强也只有1100个大气压，而260gpa，是整整二百六十万个标准大气压，是马里亚纳海沟底部两千多倍。 如此夸张的压强，除了实验室外，可以说几乎没有任何的实用价值。 所以学术界和科研界在超导材料的研发上更多的目光还是在落在温度上。 原因很简单。 一方面是提升临界温度的难度，可比降低临界压强的难度低多了。 另一方面，也是更关键的是，在应用方面，制造低温环境比制造高压强环境容易的多。 然而眼前的测试实验数据，却颠覆了闵富对于基于压强体系完成的超导材料的认知。 318651kpa！ 在这个数据下，那条原本维持着近乎平行于x轴的电阻曲线，恍若跳崖一般以接近九十度的角度直接触底。 盯着电脑屏幕上数据，闵富干巴巴的咽了口唾沫，使劲揉了揉自己的眼睛。 他一定是看错了！ 这不是318651kpa，而是318651pa！ 不，也不对，这肯定是pa！ 这个数字才应该正常！ 毕竟他从未听说过，有哪家研究所的超导材料能够在3000个大气压的压强下室温超导的。 哪怕是历史上最牛逼的室温超导材料，被学术界公开认可的十氢化镧，也要至少170万个大气压才能够实现零电阻。 三十万兆帕的压强才对！ 但很快，闵富又陷入了自我怀疑中。 实验室中的设备这套超导电磁测试系统，能够做到三十万兆帕的压强吗？ 做不到！ 做过无数次实验的他很清楚实验室中的超导电磁测试设备能够制造的最大压强也只有十万个标准大气压而已。 三十万兆帕，这差不多达到了三百万个标准大气压了。 就实验室中的这套检测设备，根本就不可能制造如此高额的压强。 三百万个标准大气压，哪怕是放到整个世界，能够制造出这种级别压强的实验室或研究所也寥寥无几。 因为掌握了超高压技术的国家本身就屈指可数，任何一件能够产生超高温、超高压、偏应力的大科学装置，毫不夸张的说都是‘大国重器’。 盯着屏幕上那个标注在y轴上的细小数据，闵富的呼吸开始不自觉的沉重了起来。 318651kpa！ 他真的没有看错，这仅仅是三个标准大气压的强度！ “卧槽～～” 再次重复了一遍，确认自己没有看错后，一句情不自禁却又朴实无华的震惊从他口中轻轻的飙了出来。 “318651kpa的压强，这块材料真的转变成超导态了？” “这怎么可能？” “” 喃喃自语的念叨了几句，闵富忽然意识到了什么，恍然从震撼中回过神来，像是疯了一样，拉开屁股下的椅子踉跄了一下就朝着外面狂奔而去。 “徐徐院士！” 顾不上敲门，闵富暴力的推开实验室的大门就直接闯了进来，连喘息都没顾上，费力的喊了一声。 “有重大发现！” 实验室中，带着护目镜的徐川头也不回，也没出声，稳稳当当的将手中的第二份超导基材送进了sc激光引导等离子体气相沉积系统后，才转过身来。 听着闵富激动的声音，看着他眉飞色舞的表情，徐川眼神中也带着一丝激动和期待，他大概知道了发生了什么。 “超导材料，有突破？” 快速的问了一句，徐川的目光落在大口喘息的闵富身上，等着他说出那个答案。 “何止是突破！简直是奇迹！” 闵富深吸了口气，快速的说道：“测试实验我还没做完，不过电阻测量和临界温度测试已经做了。” “这块新材料在1238k，也就是零下14935摄氏度一下会从非超导态转变成超导态，其” “不过这不是重点” “重点是什么？”徐川都快被闵富这按照实验顺序报告的方式搞无语了，你就不能直接说重点吗？ 闵富也没在于自己的细节，他面红耳赤激动的道：“318651kpa！” “我在对它进行压强测试的时候，发现这种新材料，在二十五摄氏度的标准室温下，电阻为零！” “这简直是奇迹！” “真是不可思议！” “三个标准大气压的环境中，竟然有材料能够做到超导！这简直突破历史” 闵富还在激动的念叨着，徐川脸上已经带上了笑意。 这正是他心中期待的答案，只是没想到第一块制备出来的材料，就符合了标准。 “走，带我去看看。”