南韓3名科學家近日宣稱成功找出室溫常壓的超導體「LK-99」,引發科學界震撼,若為真將可能改變整個人類世界發展,國際上多個研究團隊正在試圖驗證其實驗結果,美國勞倫斯柏克萊國家實驗室(LBNL)認為室溫常壓超導體「LK-99」理論上可行。所謂的超導體是什麼意思?有什麼用途?
在理解超導體(Superconductor classification)之前,需要先明白什麼是「導體」。導體指的是電導體(electrical conductor)就是能夠讓電流通過的材料,依其導電性,能夠細分為超導體、導體、半導體及絕緣體。電導體常簡稱導體等等。,但事實上,導體還分為:電導體、熱導體、光導體這些類別。半導體就是可以透過滿足某些條件,讓電流可以通過或不能通過的導體。
如果電不能百分之百的通過該材料,那個材料就是有電阻,會消耗通過的電;若是完全沒有電阻,就是超導體,電阻為零的導體。零電阻和完全抗磁性是超導體的兩個重要特性。
不過,在南韓科學家的發現能被證明為真之前,人類目前對於超導體的研究,只有當某些金屬在接近絕對零度(-273.15°C 或 0K)的極低溫下,其電阻會突然消失。因為只有在極低溫或與高壓力下才能實現,所以幾乎無法運用在一般生活或商業用途。
超導體在超導狀態時主要有兩個特性:電阻為零–即電流在超導體內部流動時,不會有損耗而能一直流通,成為永久的電流;完全反磁現象—若外加磁場在超導體上,超導體會排除磁場,使磁力線完全不能通過,超導體可以做為磁(懸)浮的應用。
因為超導體不消耗電流,因此若是能夠實用化,將可大幅提昇人類使用能源的效率與能力,包括發電機與電纜。另外,一般認為超導體目前還可應用在目前醫學的磁共振成像(MRI),可用於創建強大的磁場,使得在醫學影像中獲得更清晰的圖像。
或是創建磁懸浮列車系統,消除軌道上的摩擦。或用於電能儲存,以及新型高速、低能耗的電子儀器和未來的量子計算應用等。
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(完)
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範例問題:
- 為什麼南韓科學家宣稱找到室溫常壓的超導體「LK-99」是一個令人震撼的發現?這項發現對於改變整個人類世界發展有哪些可能的影響?你認為在超導體的應用方面,它的室溫特性有什麼優勢?
- 超導體「LK-99」的發現對人類世界發展會有哪些可能的影響?你們能想像出一些應用這項技術的新創意嗎?
- 目前超導體的應用受到限制,需要保持極低的溫度才能實現超導特性。你認為這個問題如何影響了超導體的應用範圍?假設「LK-99」確實是室溫超導體,這將如何改變人們對超導技術的看法?你對室溫超導體的未來發展有什麼期待?
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