中科院赵忠贤院士漫谈超导与超导研究

2015-1-20 13:54| 发布者: chenl| 查看: 1496| 评论: 0|来自: 腾讯科技

摘要: 2009年1月15日10时30分,中国科学院赵忠贤院士接受腾讯网专访,漫谈了超导和超导研究。以下为此次访谈实录:郭桐兴:各位观众,大家上午好!欢迎大家来到院士访谈。我们今天非常荣幸地请到了中国科学院院士、第三世界...

2009年1月15日10时30分,中国科学院赵忠贤院士接受腾讯网专访,漫谈了超导和超导研究。

以下为此次访谈实录:

郭桐兴:各位观众,大家上午好!欢迎大家来到院士访谈。我们今天非常荣幸地请到了中国科学院院士、第三世界科学院院士、中国科学技术协会副主席,中国科学院原学部咨询评议委员会主任,中国科学院物理研究所学术委员会主任,我国著名的超导物理学家赵忠贤院士,赵老师您好,欢迎您!

中国科学院赵忠贤院士 ,图片来源:tech.qq.com

中国科学院赵忠贤院士

赵忠贤:你好,谢谢!

郭桐兴:今天我们想请赵老师就超导与超导研究这个话题谈一下他个人的看法。首先我们想请赵老师介绍一下什么是超导?

赵忠贤:各位上午好!首先我也很感谢,也对不起,因为郭先生已经坚持让我做这个节目有一年多了,现在借这个机会向大家介绍一下超导的问题。什么是超导?超导就是一种材料在一定的温度以下,电子可以无阻地流动,这就叫超导。我们可以看到这样一个示意图,一个由超导材料做成的线圈当通上电流以后再把它闭合起来,进入超导态以后,电流就无阻地在线圈里面流动。电流究竟衰减时间有多少呢?后来实验证明衰减时间超过十万年,十万年以上才能够看到有衰减。所以物理上我们就认定电阻等于零。超导体另外一个性质是不能把超导体看成是一个电阻等于零的“理想导体”,因为它有另外一个现象,这个现象就是大家有时候可以在科技馆可以看到的,一个磁体或者是一个超导体,下面是一个磁体或者是超导体,两个其中有一个是超导体。假如上面是超导体的话,你先把它放在一个磁铁上,当你把它降温到超导态后它自己就会悬浮起来。这是什么原因呢?这是因为磁力线原则上可以全部排斥出去。也就是说超导体变成了一个在理想情况下是一个近似理想的抗磁体。就表明在超导体里面所有的电子都处于一种互相关联的一种状态,我们一般管它叫做宏观的量子现象。这两个特点就是超导体最基本的性质,所以你可以说一个超导体它不是一个在电阻等于零的“理想导体”,而是一个新的物理现象,这就是超导。

郭桐兴:请您给我们简单介绍一下,就有关超导研究的发展历史,超导是怎么被发现的?

赵忠贤:超导的发现实际上已经近百年了,后年就是一百周年。它在1911年由荷兰的物理学家卡梅林-昂尼斯发现的。首先他把氦气液化了,获得了低温。获得了低温后他研究金属在低温下的性质。大家知道金属它为什么会有电阻?一个是受金属离子形成的晶格振动的散射,一个受杂质的碰撞或散射,如果把材料做得非常纯,只剩下晶格振动的散射,在温度很低的情况下,晶格基本上它是处于本征振动,不会发生散射。在这种情况下,他要看电子运动的电阻行为到底是什么样的。他选择的材料是水银,水银因为它容易蒸馏,就像蒸馏水一样可以蒸馏,蒸馏的非常纯就几乎没有杂质了。拿水银再做实验,做到低温下发现它到4.2K的时候,电阻就突然掉到零了,没有电阻了。他经过了好长时间和多次的检验之后,发现即使有点杂质它的电阻还是要到零。后来他经过了多次的实验反复证明,就确定发现了一个新的现象,这个新的现象他把它命名为超导电现象。这种性质就叫做超导电性。这就是在1911年在荷兰发现的,卡梅林-昂尼斯由于实现了氦的液化,发现了超导性获得了诺贝尔奖。这就是早期的超导发现。在这之后,很多人关心超导的问题。两种。一种关心的是为什么可以超导?一种关心它能不能应用。在很长时间里面都没有达到目的。但是它在物理上来讲是非常吸引人的一个结果,包括爱因斯坦在1915年之前也对超导现象非常感兴趣。但是后来他认为实验数据太少,所以他就不再做这个事。这件事经过了两次世界大战,第一次世界大战以后,很多人又开始研究超导。最后又在第二次世界大战时停下来。第二次世界大战结束以后,又开始研究超导这个问题。一直到1957年三个美国的物理学家,他们提出一个理论,这个理论因为用三个人的名字打头的称为BCS理论,这三位提出了一个理论,解决了描述超导现象的微观理论问题。形象化我们可以把它看成相当于晶体里面有一个电子在运动过程中把周围的离子稍微极化一点,极化以后就等于把第二个电子吸引过来,这样两个电子好像关联起来,就配成对了。但是整个配成对过程,实际上也可以把它看成是通过离子形成的晶格的振动。这样模型就相当于两个电子配成对,再凝聚起来。配对是通过离子形成的晶格的振动,晶格振动的量子化就叫做声子。所以我们管它的作用叫做电子和声子相互作用形成了超导性。有一个物理学家费曼他用打鼓的办法来形容。你把两个球放在鼓皮上,这两个球之间没有什么作用。当你把鼓敲起来,总有一个鼓面有“凹”的时候,这两个球就到一块去了。用这个来说明电子和声子之间的相互作用。1957年这个理论出来以后,后来得到了很多人的认可。所以大概1973年他们获得了诺贝尔物理奖,在这一段时间,人们一直还追求能不能找到一些新的材料,让这个材料能够有用。这个材料实际上两方面,一个是利用后来发现的超导隧道效应,做出一些器件来,有一种器件叫做“超导量子干涉磁强计”。它的用处可以作来检测最灵敏的电磁信号。比如说磁场,地球磁场的几亿分之一的变化都能够检得出来,实际上是最灵敏的。另一个努力是找到一类材料,这种超导材料通过很大电流的时候,同时在产生很强磁场的情况下,依然保持超导性。我们把这种材料叫做实用超导材料或者叫做第二类超导体都可以,它可以有实用价值,比如做超导磁体。使用这种材料,有磁场的情况下也能通过很大的电流并保持超导态,这样在电工方面它就很有用了,所以我们称这样的材料为实用超导体,因此在60年代初,就出现了一个新的技术,叫做低温超导技术。为什么叫做低温呢?因为超导体都要放在比较低的温度下,液氦温区情况下它才能够保持超导状态,所以就叫做低温超导技术。那一段时间有比较大的发展。以后,大家一直追求的,一个是在这种低温超导体技术上怎么发展。另外一个是寻找新的超导体。寻找新的超导体一直到1986年才有了突破,就是在铜氧化物里面找到了超导体(获得了诺贝尔奖)。后来由于中国、美国几国科学家又把温度提到液氮温度以上,形成了超导的热潮。因为超导临界温度在液氮温度以上,应用就更方便。在后来的时期,大家又是在理解铜氧化合物为什么会超导?怎么来用铜氧化合物做一些超导的应用。而最近,就是2008年,在铁基材料里面又找到了超导性。虽然它没有铜氧化物超导转变温度高,但是它比金属合金的低温超导的转变温度要高。比如说现在最高记录是我们小组现在保持的55K。但是这个材料有一个特点,它比铜氧化物有更好的延展性,临界磁场比较高,相干长度相当长。相干长度长会有很多应用潜力。同时大家在做应用研究的过程中,也在找新材料和研究新超导材料的机理。这就是从发现到现在为止不断在前进的简况。

郭桐兴:您刚才谈到了低温超导。还有一种说法就是刚才您谈的所谓就是高温超导?低温超导和高温超导有什么不同?

赵忠贤:如果从温度范围来分,因为任何一个低温状态下都希望有一个保持温度的环境。在液氦温度附近也就4K或者10K以下,这个我们一般认为它是低温超导。因为它要用极低温的情况下来运行。后来发现的铜氧化合物它的临界温度是77K以上,甚至可以到133K。到这样相对高的温度情况下,它依然可以保持超导性。相对低温来讲,我们把那个临界温度较高的就叫做高温超导。实际上我们在使用的情况相对于室温都是在比较低的温度下,不同的就是高温超导的转变温度比低温超导的要高。

郭桐兴:只是二者相比较而言?

赵忠贤:相比较而言,“高”的标准就是它可以在几十K以上可以超导了,这与大家过去长时间都用低温超导有关,现在这个就叫做高温超导了,只是这样来区别而已。实际上从应用角度上,高温超导确实比低温超导带来更多的方便。也有一些本质上的差别,从物理上来讲,为什么超导,两者看来是有不同的。

郭桐兴:应该是从超导研究这个角度来看应该是向前迈了一大步?

赵忠贤:是的。

郭桐兴:赵老师您能否给我们介绍一下,有关超导研究的现状大概是什么样的情况?

赵忠贤:现状我刚才大概也提了一下,基本上是这样。一,超导材料的应用,大家知道因为它的应用主要就是在电工上用,所以它的影响面,特别是现在能源问题上重要,它是一个开源节流的能源材料。因为,基本上输送电流时电阻等于零,做一个磁体也消耗能量很少。用它做一个变压器也好,或者做一个发电机和电动机也好,它都是体积小,重量轻,而且功率大。应该是一个能源的材料。因此现在大家一直希望把现在已经有的高温超导怎么把它用好,降低成本用上去。另一方面是我能否找到新的材料,这些新的材料,或者是更方应用,或者是临界温度更高。比如说就在室温的情况下可否实现超导,这就是大家一直追求的目标。这个问题要解决,应该说对电力工业来讲就是一个革命。这就是大家研究的第二个方面。

第三个方面,为什么会超导?从物理学来讲,因为这是一个更加复杂的一些量子力学问题。通过对规律的认识,不仅有助于去找新材料和怎么用新材料,而且对物理学的发展有推动。因为对物理学的推动,你就可以在更深的层次上来推动其他的学科的发展。

郭桐兴:现在您说中国与世界相对发达国家做比较的话,我们中国超导研究大概处在一个什么位置?

赵忠贤:过去人总是要问你们处在什么位置。你要说你世界领先,你也有很多地方不领先,也有领先的地方,也有不领先的地方。如果你不说这一句话,因为现在的评估体系,总希望说你是领先的才好。所以后来我想了一个词叫做“在前沿的漩涡之中”。在前沿的漩涡之中就是一会儿在上,一会儿在下。但是不管怎么说这个漩涡是前沿,你能够进入这个漩涡之中,比如说在1987年在搞铜氧化物超导体的时候,中国当时就是世界领先。但是很快别人就上来了,甚至超过你。去年2008年铁基超导体从日本开始,最后中国科学家把它做得很好。美国的“科学”杂志有一篇评论文章标题就是“新超导体的发现,把中国科学家推向世界前沿”。这说明做得还是不错。在高温超导体方面,中国科学家做得确实是不错。但是你说你一定是领先别人,别人也发展得很快。在整体水平上,包括应用、物理方面的研究,我相信我们还有一定差距,但是尽管有差距,应该说只要我们努力,我们在一些方面就可以领先。有一些方面落后,有一些方面领先。也就是说还是很有潜力在国际上能够走在前面的。

郭桐兴:应该说在世界超导研究领域当中的第一梯队?

赵忠贤:有时候走在前面,也有时候差一点,总之来讲还是属于第一梯队吧。

郭桐兴:现在相对来讲,其他的国家,在超导研究领域比较先进的,或者研究成果比较显著的是哪些国家?

赵忠贤:基本上现在是美国、日本、欧洲、中国,大概就是这几个国家。当然铁基超导体肯定是欧洲落后点儿,但是人家很快就上来了。美国在铁基超导体方面也是慢了一步,但是现在也上来了。就像铁基超导体,一开始中日搞的比较好。像铜氧化物超导体,一开始就是欧洲像瑞士搞的比较好,后来中美日就上来了。我想中国在超导方面和第一世界的国家应该是在同一个阶段里面。

郭桐兴:还有一个问题想请您一个是谈谈超导研究的前景,最关键是希望您能够比较具体的介绍一下,超导的应用领域都有哪些?

赵忠贤:我举几个例子,实际上超导体的应用,我们老百姓已经用上了,只是不知道。应用的主要两方面,一个是我们叫做弱电方面的应用。一种是强电应用

郭桐兴:什么是弱电?

赵忠贤:比如说一些微弱的电子信号方面,也包括通讯,是一种弱电的应用。强电比如说像输电线、变压器、大型磁体,这些叫做强电应用。怎么看弱电应用方面的优点呢?因为它可以检测到最灵敏的电磁信号,世界上没有比这个再灵敏了,只有超导的最灵敏。

郭桐兴:它能够灵敏到什么程度?

赵忠贤:灵敏程度可以检测到你大脑的磁场变化,好比说这个问题很好答和这个问题不好答,你大脑的磁场会有变化,用超导的量子干涉磁强计可以检测出这个变化。另外一个,我举一个例子,像这个“电压基准”,这个电压基准是拿超导做的,全世界都采用的电压基准。过去的电压基准用化学电池,电池放在巴黎的国际权度局的地下室恒温、恒湿、恒压状态下保存,全世界到那里与它进行比对,这就是电压基准,就是大家都拿它做标准,大家就去跟它比。你做的任何仪器,都必须在这个标准范围之内才能够进行工作。否则我这个跟你那个不一样,你这个仪器和你手机都无法用了,所以这个是电压基准,这个电压基准现在用超导的了,就是全世界都用超导的了,不用化学电池了。大多数人都不知道,超导体实际上它已经为人类文明服务了。超导器件作为基准的原因就是因为电压与频率和普朗克常数的关系。频率标准是非常好的,用超导器件以后,等于说国际上的频率标准就变成了电压的基准,这个是大家看不到的。

另外大家可以看到在医院里面的“核磁共振成像”检测仪器,较多的核磁共振成像仪的磁体用的是超导的。可是大家不太注意它是否是超导的,实际上你已经享受了超导的服务了,但是你并不知道。

郭桐兴:用超导的核磁共振和不是超导的核磁共振有什么区别?

赵忠贤:磁场强,灵敏度才高,效果更精准。另外,现在有的在用超导探测线圈提高灵敏度,中国在试验,初步是成功的。再比如说超导滤波器,在你打手机的时候总是希望信号不要断。体育比赛完了以后,大家都打电话,这时候特别忙,很难打通。超导有什么好处呢?超导滤波器就有助于在同一个带宽里有更多的电话可以打。就是扩大它的利用率,就像这个示意图,传统的是这样能够打三路电话,这个超导的就变成五路电话。

郭桐兴:就是在原有的基础上,提高它的使用的频率?

赵忠贤:等效于带宽“变宽”了,另外它噪声比较小。这里大家可以看到清华大学已经在北京,大概在大钟寺附近做了一个示范小区,有一些基站上已经开始用超导滤波器了。所以这一带打电话就比较方便,不是每一个基站都是超导的,它隔几个是一个超导的滤波器,这样所有的通话质量都会改善。

郭桐兴:通话的质量要好,要清晰?

赵忠贤:对,这上面是这样写的,使用30路超导滤波器系统覆盖了10多万户居民,已连续运行了两年半,现在已经三年了。

郭桐兴:应该是比原来没有使用超导滤波器的时候效率要提高了不少?

赵忠贤:对,因为它是在五个CDMA移动通讯网站放了五个超导滤波器,可以服务覆盖了大概十万居民的区域,这一区域通话就比较好。但是中国是试验性的,美国有几千台在用。我们现在问题在哪呢?我们用它的时候就有一个成本问题。你怎么降低成本?大家希望话费要降低,又要方便又得降低,这就有一个降低成本问题。我想这个试验过程中会发现一些问题,发现的问题解决了以后,就有助于它改善质量,同时生产多了,成本也会降低了。这是第三个大家注意不到的应用实例。

另外现在大家知道,大的科学仪器,比如说加速器的磁体现在很多都用超导的了,如果不用超导也做不了那么大的加速器。这些都是现在已经用上去了。还有一些没有完全用的,都有试验性的,有一些试验性的比如说变压器,在新疆有一个超导变压器,在娄底有一个超导的限流器,另外在云南有一个超导的电缆,在甘肃有一个超导电缆是输电用的。所有这些都是试验性的,为什么光试验,没有做成商品出来呢?我想是还需要通过努力降低成本和改善稳定性。成本是最重要的,只要成本降低了,市场就会接受。这样如果用上去之后,它就有解决能源,节省能源的作用。这个图是一个在目前在乌鲁木齐的“新疆特变”试验电网上的超导变压器。

郭桐兴:超导变压器如果用到电网上会跟普通的变压器有什么区别?

赵忠贤:就是降低损耗。

郭桐兴:减少它的电阻和增加它的使用率?

赵忠贤:就是减少损耗。另外一点就是我们都知道的,可以用来做电动机,超导的电动机个头小。比如说在船上和军舰上,个头小这样用起来不仅可以节约能源,还轻便,还可以腾出很多地方放别的。

郭桐兴:功率跟大的是一样的?

赵忠贤:对。基本上超导跟电工是密切相关的。实际上真正实现了超导应用是从成本上和可靠性上要达到目标。特别是市场能够接受的时候,发电机、电动机、输电线、变压器、限流器等都可以用。所以这个影响比较大。现在大家知道有希望,也都在问什么时候能用?实现广泛应用的根本就是成本问题。成本问题实际上跟你材料本身性能有关。性能如果提高十倍,那你成本可以降到好几倍。另外还有一个可靠性和稳定性,这就需要不断做研究。曾经有人认为到2020年的时候,它会有很大的市场,比如说有两千亿美元的市场。现在来看,对这个估计太乐观了。但我也不能否定。我现在担心的是成本和可靠性在十年左右能达到需求的目标吗?所以问题基本上还是材料问题。这就是现在应用的简单状况。

郭桐兴:超导最主要是针对材料科学,如果说将来有可能实现刚才您谈的一些问题落实下来了会怎么样呢?

赵忠贤:一个是能源重要,一个是电工重要,作为电力工业来讲这就是革命性的战略的储备。如果你实现了,那电力工业就会发生革命性的变化。

郭桐兴:将会对人类的生活发生一个质的、革命性的变化,是这样理解吗?

赵忠贤:人类社会不敢说,至少在电力工业方面敢这样说。

郭桐兴:能源当前也是社会和整个全球关注的热点和焦点。您对超导研究未来发展趋势您有什么看法?您对超导研究的前景怎么看?

赵忠贤:前景方面,我认为还要不断在现有的材料基础上,从实用的角度提高它的质量,降低成本,不断地推进它的应用。比如说像现在我们做的在船舶上用的动力推进系统,现在做超导船舶动力系统方面,中国和国外都有进展。目前36兆瓦的超导的船舶推动系统已经做出来了,当然也有一个成本和可靠性问题。发展超导材料的实用材料,降低成本包括解决关键技术提高它的可靠性作为发展目标,这是一个方面。

第二个方面,我认为应该重视探索新的超导材料。这些新材料或者是临界温度不是很高,但是用起来很好。这就等于跟第一个目标结合起来。另外就是能否找到更高临界温度,甚至是室温的超导体。目前没有一个成功的理论说找不到室温超导体,也没有一个成功的理论说一定能够找到。特别是2008年铁基超导体的发现给了很大启发。大家都觉得铁对超导是不好的,但是就在铁基超导体系列中找到了临界温度55K那么高的超导体。这就说明在超导探索方面有很大的空间。另外总体上看,比如说在宇宙中也许有的地方,可能存在临界温度很高的超导体。因此就激励大家寻找临界温度更高的,甚至是室温的超导体。对于我们中华民族来讲第一有必要探索,第二有能力探索。因为我们现在就走在前面了。第三,花不了多少钱,作为13亿人口,我们养几个陈景润这样的数学家是应该养得起的。13亿人口再养几十个人探索新超导材料,也应该是养得起的。而且,一旦要解决了,至少能够带来电力工业方面的革命。在物理方面还会还有重要意义。这是第二个方面。

第三个方面,我是觉得超导体里有丰富的量子力学现象。之所以全世界搞物理的很多人愿意搞超导研究,就是因为它有丰富的量子力学现象。所以从推动物理学发展来讲或者是推动量子力学的发展来讲过去和现在都起到很大作用,将来也是如此。物理学的发展会带动其他学科的发展,这个是非常有意义的。因此从三个角度上看:应用,寻找新的材料,推动物理学发展,超导体应该给予重视。

郭桐兴:现在超导研究亟待解决的一个课题是什么?

赵忠贤:第一,以前发现的铜氧化物超导体的问题还没有完全解决,但是它已经促进了物理学的发展。虽然还没有解决,但是认识已经在不断深入。去年,即2008年又发现了铁基超导体,就是我刚才说的我们中国人做得很好,有很大的贡献。对这个材料的机理现在也不是很清楚。从物理学来讲,大家对这个问题从解决机理的角度是个热点。第二个热点就是,既然大家有这个机会,就要找到新的超导体。第三个就是不断推动超导应用,因为很多都是跟能源有关的。在这种情况下,在应用方面应该加强。但是我们有一个缺点,我们比较注重的就是做一个个样机,我们比较忽视的是跟样机有关的基础材料的研究。因为材料才是核心的问题,或者是最关键的问题。你把材料做好了,成本降低了,可靠性提高了,整机的问题也好解决了。当然研制样机也有它自己的核心技术问题。但是相对来讲,整机容易受重视,做材料的常常被忽视,这个是应该改进的。

郭桐兴:您说在常温下能够解决发现超导是不是一个最关键的问题?

赵忠贤:是最理想的问题,不能用“关键”这个词。因为它一旦解决以后,至少我听到有人说“要找到室温超导体,世界就不一样了”。

郭桐兴:会有什么变化?如果找到室温的超导体的话,我们的世界会变成什么样?

赵忠贤:最简单的设想,所有的输电的损耗就会极大地降低,这是第一。第二,所有跟电工有关的仪器设备各种东西都可以做小,而且大大降低能耗。第三,用超导做出的一些刚才讲的器件,不管是移动通讯也好,还是做电子信号检测来讲,那也可以有很大的发展,它就很方便。应用也会非常广泛。想象力大的话,有人说世界不一样,但是我也不知道是什么样。但是我敢说的就是,能源方面会有极大的变化,仪器设备上有极大的变化,甚至包括我们日常所用的电器会有很大的变化。变化两条:一个是省电,能耗减少。二个是和其它技术结合起来的,从功能方面,也可以做得又小,功能性又好。很多方面都会发生变化。

郭桐兴:赵老师我再请教您一个问题,您说我们现在磁悬浮列车是不是也跟超导有关系?

赵忠贤:磁悬浮列车是这样,我比较喜欢磁悬浮列车就是现在日本人走的技术道路,日本的超导磁悬浮列车发展道路可以这样说,从基本原理上讲跟现在上海非超导磁悬浮列车本质上是一样的,但是在技术方法上不一样。非超导磁悬浮列车是“轨道”和车体上都有用线圈产生的磁场,上下两个磁场方向相反就可以悬浮起来,然后用比较高的自动化控制技术,保证它有一定稳定度的高度。就是上车人的多少或运动过程都要维持相对稳定的高度。这就对智能化技术要求很高。现在跑的也很快,最高时速可以达到470公里。日本的技术,本质上跟这一样,但是不同在哪呢?上海的是用非超导的线圈实现的。日本的试验列车是在车里面放了超导磁体。轨道上是闭合线圈或者是铝环。当装有超导磁场列车高速度运动时,磁力线会被铝环切割的,铝环上会瞬间产生反向磁场。这个反向磁场就把车给悬浮起来,所以速度越高,悬浮的越高。高度可以是目前非超导的十倍。它的最高时速可以达到550公里或者570公里。时速还跟车的设计、空气动力学如,空气阻力等有关的。目前车里面试验用的磁体是液氦温度下的低温超导磁体做的。如果能够找到高温超导体甚至室温超导体代替那个磁体,成本就会降低。而且安全性比较高。这种方案的特点是,开始在轨道上走,速度高了才能够悬浮起来,最高可以浮起12个厘米。这和上海的悬浮高度一厘米比起来,悬浮高度10厘米的安全性就高多了。但是这个成本很高,所以只能是试验的样车。进一步的发展,我认为就取决于现有材料的改进或新的更合适的超导材料的发现。

郭桐兴:现在我们上海磁悬浮属于超导的磁悬吗?

赵忠贤:不是。

郭桐兴:如果要是使用超导的磁悬浮是否比非超导磁悬浮性能价格比更好一点?

赵忠贤:现在超导的贵,成本高。但是高与不高的一个变化就是你能否从材料角度上提高它的质量,另外解决一些关键技术问题。或找到一些新的更好的材料。这都是可能的。应该说是很有希望,但不是在短时间能够实现的。

郭桐兴:您说超导是否对能量的磁存储技术有作用?

赵忠贤:超导储能技术目前有两种,一个是电感储能,一种是机械储能。电感储能刚才已经说过了,你封在线圈里面的电流无限的流动,那就是储在那儿了,在需要的时候再放出来,但是这个容易产生比较大的局域的磁场,对周围发生影响,因为你的磁场太强了。但是把它作为一个小型的电感储能器,可以改善电网的品质,这是一种应用。因为现在有的地方已经用了,改善局域网,比如说做芯片和液晶的厂,要求电源品质特别高,你可以用它,它虽然贵,但是保证质量,只要带来好的品质,贵一些也没有关系。还有一种做机械储能,机械储能实际上因为超导体可以悬浮起来,因为它要转起来,可以像飞轮一样。跟小孩玩的车一样,利用惯性,你蹭小车几下,一撒手它跑得很远,就是因为惯性。我可以用机械能,电能多的时候,让它转起来,需要电的时候我用机械能变成电能,这就是一个机械储能的原理。这些也有人在做,但是目前做的能量储存能力还比较小。也有人希望把它做成一个大的用于空间的“机械电池”,实际上,地面上让它转的速度很高,储能后发送放到天上去,再让它把能量慢慢放出来。这是一种有创意的考虑。但是在地面上应用,这种储能目前还是太贵了,成本高。

郭桐兴:最后一个问题,赵老师请您谈一下您对室温超导究竟能否被发现?您持一个什么态度?

赵忠贤院士与主持人郭桐兴,图片来源:tech.qq.com

赵忠贤院士与主持人郭桐兴

赵忠贤:我认为,是不是一定能够找到室温超导体,应该说是谁都不敢给出一个肯定的回答。但是,要是讲找到一些新的超导材料,不管对物理上更有意义的,或者对实际应用更有意义的或者超导临界温度更高的材料,我认为这一点前景还是光明的,是肯定的。对我个人来讲,不是说让我去找,我把希望寄托在80后、90后这批年轻人的身上。我认为他们这些人,经过了这次2008年铁基超导体研究的洗礼,10年,20年之后他们的境界不可限量。他们会做出更大的贡献。所以我对80后有个评价。我组里的一些人都是80后,学生和年轻工作人员都是80后。通过2008年铁基超导研究中他们的表现,我对他们的评价是“有激情,肯吃苦,能战斗,可信赖”。他们在这段火热研究中有成就,有锻炼。几年、十几年、二十几年之后,他们的境界是不可限量的。所以我应该把希望寄托在他们身上,我要做的事情是给他们创造更好的条件,使他们成长起来。

郭桐兴:谢谢,甘为人梯,承前启后。

赵忠贤:这个不敢说,但是我认为年轻人大有希望。

郭桐兴:看样子赵老师对我们现在青年科学家寄予了厚望。我们同时也祝福我们在超导领域工作的科学家们能够在不久的未来为人类做出更好的、更精彩的贡献,为改善现代人类的生活使我们国家,把我们国家建设得更好做出新的贡献。

赵忠贤:我也谢谢你,对你表示祝贺。第一,我今天回答的有不对地方请你批评。第二,因为我现在还在干活,确实没有时间参加太多的活动,因为你已经追了我一年了,所以我现在必须要兑现你的要求。另外我是觉得,就像我刚才给你写的,我认为中华民族的伟大振兴,是需要我们在勤俭和艰苦奋斗中来实现的,所以我讲“在勤奋中实现振兴中华和服务报效祖国的伟大理想”。

郭桐兴:谢谢你赵老师,我们非常感谢您对超导与超导研究这样一个话题做了这样精彩的谈话。

赵忠贤:精彩说不上,请批评指正。

郭桐兴:同时我们也感谢大家收看院士访谈,我们在下一期院士访谈再见,谢谢!


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