过去,超导的实现需要极低的温度,即超导临界温度。如金属汞需要在 4.2K(相当于 -269℃)以下才能实现超导,想要实现如此低温的环境,就需要靠昂贵的液态氦等来实现。现在,零电阻、无输电损耗的超导体是科学家梦寐以求的材料,然而目前已知最高温超导体也必须在 -70℃才能发挥作用。
高温超导材料的临界温度突破了液氮沸点(77K),这意味着可以用廉价的液氮来替代液氦实现超导,超导因此也能够得到更大规模的应用。但由于铜氧化物存在一定弊端,如机械性能很差、承载的电流密度有限,且在磁场下其行为复杂,超导状态并不稳定等。所以,铜氧化物的应用在一段时间内一直处于技术瓶颈阶段,寻找新一类 40K以上的高温超导材料成了摆在科学家面前又一迫在眉睫的任务。
曹原在 2018年曾偶然发现一个特殊现象,将两片石墨烯材料叠加在一起时有可能发生超导现象,最终得出了一个结论,那就是将两片石墨烯材料以一个特定角度(约 1.1度)连接时就会发生高温超导现象,一举攻克了困扰全世界科学家十几年的石墨烯超导难题。2021年,美国学者发表两篇论文,报道在菱面三层石墨烯也发现超导现象。
但是我们还需保持冷静,學者做的双层石墨烯超导实验是在极低温环境下进行的,所谓的高温其实温度接近绝对零度,而大规模商业化的超导石墨烯需要在常温环境下进行。因为每个使用了超导石墨烯材料的商品必然是要走出实验室的,必须要经历常温下的挑战,我悲观地认为~
十年内都很难商业落地!
不过,石墨烯用在散热的效果的确不错。而且,我们利用石墨烯负载纳米铜来做成导电铜浆,在抗氧化效果上表现优异,有机会取代银浆。至于通过石墨烯沉积在铜线上想提高电导率必较难,必须沉积到微米等级,成本偏高,增加效果仅有 0.3%左右。
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