燕京大学,物理学院,一间刚刚完成升级改造、配备了目前国内最顶尖实验设备的超净实验室内。
这里,便是“秦之队”的“新家”。
实验室的门牌上,用激光雕刻着一行醒目的大字——“燕京大学尖端物理与新材料探索团队(秦之队)”。那遒劲有力的字体,彰显着这支年轻队伍的勃勃生机与远大抱负。
此刻,实验室内灯火通明,气氛热烈而又紧张。
秦风站在一块巨大的智能白板前,手中拿着一支激光笔,正在向团队的核心成员们阐述着他对“墨子一号”常温超导体未来应用方向的初步构想。
“各位,‘墨子一号’的成功发现,仅仅是我们万里长征的第一步。它为我们打开了一扇通往未来科技新世界的大门,但门后的道路,还需要我们一步一个脚印地去探索,去开辟。”
秦风的声音沉稳而富有磁性,目光扫过在场的每一位队员——李浩、张伟、陈静这三位“元老”,以及新加入的有机化学才女林婉清、精密仪器专家赵铁柱、和凝聚态理论“老将”钱理群。每个人都聚精会神地聆听着,眼中闪烁着对未知的渴望和对领队人的信任。
“常温超导材料的应用前景,可以说是……无穷无尽。”秦风的激光笔在白板上勾勒出一幅幅令人心驰神往的蓝图。
“首先,能源领域。如果我们能够利用‘墨子一号’制造出高效、稳定的超导输电电缆,那么困扰全球的远距离电力传输损耗问题将迎刃而解,这将对全球能源格局产生革命性的影响。更进一步,如果能将其应用于可控核聚变装置——例如‘人造太阳’托卡马克装置中的高场约束磁体,那么人类距离获得取之不尽、用之不竭的清洁能源的梦想,将不再遥远!”
白板上,出现了一个托卡马克装置的炫酷三维模型,那由超导线圈构成的巨大环形磁笼,散发着科幻般的光彩。
李浩看得是热血沸腾,忍不住插话道:“秦哥!可控核聚变!我的天!这要是真能搞出来,那我们‘秦之队’岂不是要名垂青史,万古流芳了?”
秦风微微一笑,继续说道:“其次,交通领域。利用‘墨子一号’的完美抗磁性,我们可以研发出新一代的常温超导磁悬浮列车。其速度、稳定性和能效,都将远超现有的任何一种交通工具。想象一下,从燕京到沪市,只需要一个小时,这将彻底改变人们的出行方式和时空观念。”
白板上,一列充满未来感的磁悬浮列车,在真空中风驰电掣,悄无声息。
陈静的眼中也充满了向往:“一个小时到沪市……那以后回家看爸妈,岂不是跟去隔壁串门一样方便了?”
“还有,信息技术领域。”秦风的激光笔指向了另一个方向,“利用超导材料的量子特性,我们可以构建出运算速度远超现有超级计算机的超导量子计算机,解决那些经典计算机无法解决的复杂问题,例如新药研发、材料设计、气候模拟等等。同时,超导电子器件的低功耗、高速度特性,也将为下一代通信技术和高性能传感器带来革命性的突破。”
张伟和钱理群这两位偏理论的成员,听到这里,眼神都亮了起来。他们深知,算力的突破,对于基础科学研究意味着什么。
“除此之外,医疗领域的超高分辨率磁共振成像(MRI)、国防领域的电磁炮与电磁弹射、科研领域的超强磁场实验室、乃至未来的太空探索……”秦风的语速越来越快,白板上勾勒出的应用场景也越来越宏大,越来越令人心潮澎湃。
“总之,‘墨子一号’的出现,为我们打开了一个充满无限可能的‘潘多拉魔盒’。而我们‘秦之队’的使命,就是要把这些可能性,一步步地变成现实!”
秦风的这番话,如同一针强心剂,注入了每一个队员的心中。他们仿佛已经看到了一个由常温超导技术构建起来的、更加高效、更加清洁、更加智能的美好未来。
“秦哥!您就说吧!我们先从哪个方向开始干?”赵铁柱这位不善言辞的精密仪器专家,此刻也忍不住激动地搓着手,一副恨不得马上就投身到科研攻关中去的模样。
秦风赞赏地看了他一眼,点了点头:“好!有这股子干劲就好!不过,饭要一口一口吃,路要一步一步走。我们不可能一上来就把所有的应用领域都铺开,必须有所选择,有所聚焦。”
他沉吟片刻,说道:“我初步的想法是,我们首先将目光聚焦在那些对材料的强磁场性能要求较高的领域。因为,一旦我们能够攻克常温超导材料在强磁场下的应用瓶颈,那么其他相对‘温和’条件下的应用,自然也就水到渠成了。这就像……我们先去挑战攀登珠穆朗玛峰,如果成功了,那么再去征服泰山、黄山,岂不是易如反掌?”
“强磁场应用?”林婉清秀眉微蹙,思索道,“秦师兄(她坚持称呼秦风为师兄,以示尊重)的意思是,比如高场超导磁体、磁悬浮交通这些?”
本小章还未完,请点击下一页继续阅读后面精彩内容!
“没错!”秦风打了个响指,“这些领域,不仅技术门槛高,一旦突破,其产生的经济效益和社会效益也最为巨大,最能体现我们‘墨子一号’的颠覆性价值!”
“我同意秦哥的看法!”李浩第一个举手赞成,“咱们要干,就干票大的!直接挑战最硬的骨头!”
其他几位队员也纷纷表示赞同。
于是,“秦之队”的第一个战略主攻方向,便初步确定了下来——攻克常温超导材料在强磁场环境下的应用难题!
然而,理想是丰满的,现实……却往往骨感得令人猝不及防。
就在“秦之队”的成员们摩拳擦掌,准备利用实验室新到位的几台国内最先进的强磁场测试设备,对“墨子一号”的极限性能进行全面摸底时,一个他们之前在初步研究中虽然有所预料,但并未引起足够重视的问题,如同拦路猛虎般,赫然出现在了他们面前。
“秦……秦哥,不……不太对劲啊!”
这天下午,负责进行高场磁化率测量的陈静,突然发出一声带着几分惊慌和不解的呼喊,打破了实验室的平静。
秦风闻声,立刻放下手中的理论推导,快步走了过去。其他几位队员也纷纷围拢过来。
只见陈静指着强磁场综合物性测量系统(PPMS)的显示屏,脸色有些苍白:“你们看,这是我们刚刚测试的一块‘墨子一号’标准样品。在零场或者弱磁场下,它的超导转变温度和抗磁性都非常完美,和我们之前的数据完全一致。但是……但是当我们将外加磁场强度提升到5特斯拉以上时,它的超导转变温度就开始明显下降,抗磁信号也急剧减弱!而当磁场强度达到10特斯拉时……它……它竟然完全失去了超导特性,变成了一块普通的导体!”
“什么?!10特斯拉就失超了?”李浩第一个惊呼出声,脸上充满了难以置信,“不可能吧!我们之前在听证会上展示的,不是说‘墨子一号’的理论上临界磁场可以达到数百特斯拉吗?怎么会这么低?”
张伟也皱起了眉头:“是啊,按照我们之前的理论模型估算,‘墨子一号’的第二类超导体特性应该非常显着,其上临界磁场(Hc2)应该远不止这个数值才对。会不会是……样品制备过程中出了什么问题?”
林婉清仔细查看了陈静的实验记录和样品制备批号,摇了摇头:“这批样品是我亲自监督制备的,所有的工艺参数都严格控制在最佳范围内,纯度也达到了六个九的级别,按理说,不应该出现这么大的性能衰减。”
赵铁柱则凑到仪器前,仔细检查着各项参数设置和连接线路,半晌后也排除了仪器故障的可能性:“仪器工作正常,测量数据……应该是准确的。”
钱理群这位理论“老将”,则陷入了深深的沉思,口中喃喃自语:“强磁场下的失超……磁通钉扎……涡旋动力学……难道是……”
秦风的脸色,也变得凝重起来。
他知道,麻烦来了。
超导体在强磁场下会失去超导特性,这本身并不是什么稀奇的事情。无论是第一类超导体还是第二类超导体,都存在一个临界磁场。当外加磁场强度超过这个临界值时,超导态就会被破坏。
对于传统的低温超导体,如铌钛(NbTi)和铌三锡(Nb3Sn),它们的临界磁场虽然可以达到十几甚至二十几特斯拉,但其工作温度极低,需要昂贵的液氦来冷却,极大地限制了其应用范围。
而高温超导体,如钇钡铜氧(YBCO)等铜氧化物,虽然其上临界磁场可以达到非常高的数值(理论上甚至超过一百特斯拉),但它们大多是陶瓷材料,质地脆,加工困难,而且在强磁场和较大电流密度下,容易出现“磁通蠕动”和“磁通跳跃”等问题,导致能量耗散,超导性能下降。
秦风之前提出的“协同量子共振隧穿”理论,确实从微观机制上预言了“墨子一号”应该具有极高的上临界磁场。但是,理论是理论,实际材料的性能,还会受到诸如材料的微观结构、缺陷分布、晶界特性、以及在外场作用下复杂的电磁动力学行为等多种因素的影响。
“看来,我们之前……还是有些过于乐观了。”秦风缓缓开口,声音带着一丝不易察觉的沉重,“‘墨子一号’在零场和弱场下的性能确实优异,但这并不代表它在强磁场下也能同样‘坚挺’。强磁场,对于任何超导体来说,都是一块严酷的‘试金石’。”
他走到白板前,拿起笔,快速地写下几个关键词:
“磁通线(Maic Flux Lines)” “洛伦兹力(Lorentz Force)” “磁通钉扎(Flux Pinning)” “磁通蠕动(Flux Creep)与磁通流动(Flux Flow)” “失超(Quench)”
“对于第二类超导体,当外加磁场强度超过下临界磁场(Hc1)时,磁力线会以量子化的‘磁通线’的形式进入超导体内部,形成所谓的‘混合态’。”秦风一边画着示意图,一边解释道,“在混合态下,如果超导体中通过电流,那么这些磁通线就会受到洛伦兹力的作用而发生运动。磁通线的运动,会导致能量耗散,产生电阻,从而破坏超导态——这就是所谓的‘磁通流动电阻’。”
本小章还未完,请点击下一页继续阅读后面精彩内容!
“为了抑制磁通线的运动,我们需要在材料内部引入各种‘缺陷’或‘非超导相’作为‘钉扎中心’,将磁通线牢牢地‘钉’在原地,这就是‘磁通钉扎’。钉扎力越强,超导体在强磁场下能够承载的临界电流密度(Jc)就越高,其稳定性也就越好。”
“然而,即使有钉扎中心的存在,在极强的磁场和较大的电流作用下,或者在温度升高导致热激活能增加时,被钉扎的磁通线仍然可能通过‘热激活跳跃’(即磁通蠕动)或‘集体雪崩’(即磁通跳跃)的方式摆脱束缚,重新开始运动,最终导致超导体……失超。”
秦风看着团队成员们渐渐变得凝重的脸庞,继续说道:“我们‘墨子一号’的理论上临界磁场可能确实很高,这意味着在极强的磁场下,它仍然能够维持超导电子对的存在。但是,如果我们的材料内部缺乏足够强大和足够致密的有效磁通钉扎中心,那么即使超导电子对还存在,只要磁通线一开始大规模运动,宏观上的零电阻态就会被破坏,超导性能就会急剧下降,甚至完全消失。”
“陈静刚才的实验结果,10特斯拉就观察到完全失超,这强烈暗示着,我们现有的‘墨子一号’块状或薄膜样品,其内部的本征磁通钉扎能力……非常弱!这就像我们造了一辆拥有超级发动机的跑车,但它的轮胎却只是普通的自行车轮胎,一旦速度快起来,或者路面稍微崎岖一点,轮胎就会打滑、爆胎,车子照样跑不起来!”
秦风这个生动的比喻,让所有人都明白了问题的严重性。
“那……那怎么办?”李浩有些沮丧地问道,“难道我们辛辛苦苦搞出来的室温超导,就因为这个‘磁通钉扎’不行,结果在那些最关键的应用领域都派不上用场?那也太……太憋屈了吧!”
林婉清也皱起了眉头:“如果本征钉扎能力弱,我们就需要通过人为的方式,在材料中引入有效的钉扎中心。但这对于我们这种有机-无机复合材料体系来说,其难度恐怕比传统的金属或氧化物超导体要大得多。有机分子的柔性和不稳定性,以及界面处的复杂相互作用,都会给钉扎中心的引入和调控带来巨大的挑战。”
钱理群副教授也补充道:“而且,强磁场下的涡旋动力学行为非常复杂,涉及到多体相互作用、量子涨落、以及非平衡态过程。如何从理论上精确预测和优化钉扎中心的类型、尺寸、密度和空间分布,以实现最佳的钉扎效果,这本身就是一个世界级的难题。”
一时间,实验室内充满了凝重的气氛。
刚刚组建起来的“秦之队”,踌躇满志地准备将“室温超导”这一黑科技推向现实,却没想到,迎面就撞上了一只如此凶猛的“拦路虎”!
强磁场下的“失超”!
这个看似不起眼的技术瓶颈,却像一把无情的枷锁,死死地扼住了“墨子一号”在诸多重大应用领域的咽喉。
如果不能有效提升“墨子一号”在强磁场下的载流能力和稳定性,那么秦风之前在白板上勾勒的那些激动人心的应用蓝图——可控核聚变、磁悬浮列车、超导量子计算机……都将沦为空中楼阁,镜花水月。
“秦之队”的第一次重大考验,来得如此之快,也如此之严峻。
秦风看着团队成员们脸上或沮丧、或凝重、或思索的表情,心中却并没有太多的波澜。
这点困难,早在他的预料之中。
或者说,这正是他组建“秦之队”的目的之一——去攻克那些真正的、硬核的、足以改变世界的科学难题!
如果一切都顺风顺水,那还有什么挑战性?那还叫什么“黑科技”?
他深吸一口气,脸上重新露出了那抹自信而又从容的微笑。
“各位,”他的声音不大,却充满了穿透力,“遇到问题,是好事。这说明,我们距离真正的成功,又近了一步。因为,科学的进步,本就是在一个个解决问题的过程中实现的。”
“强磁场下的‘失超’,确实是一个棘手的难题,但并非不可逾越的鸿沟。它考验的,不仅仅是我们的理论水平和实验技巧,更是我们的智慧、毅力和……团队协作能力!”
“从今天起,‘如何提升墨子一号在强磁场下的临界电流密度和稳定性’,就是我们‘秦之队’成立后的第一个,也是最重要的攻关课题!”
“我相信,只要我们集思广益,群策群力,发挥出我们每个人的专长,就一定能够找到降服这只‘拦路虎’的办法!”
“而且……”秦风的嘴角,勾起一抹只有他自己才懂的神秘笑容,“我好像……已经有那么一点点……不太成熟的小想法了。”
他知道,他脑海中那个无所不能的【学神黑科技系统】,是绝不会坐视自己的宿主被这点小小的技术瓶颈给难住的。
或许,一场新的、充满了挑战与机遇的“系统任务”,即将……降临?
秦风的眼中,闪烁着期待的光芒。
暴风雨前的宁静,往往孕育着更大的惊喜。
而“秦之队”的传奇,也注定要在一次次的攻坚克难中,书写得更加辉煌!
喜欢学神系统:爆肝高考全科满分
这里,便是“秦之队”的“新家”。
实验室的门牌上,用激光雕刻着一行醒目的大字——“燕京大学尖端物理与新材料探索团队(秦之队)”。那遒劲有力的字体,彰显着这支年轻队伍的勃勃生机与远大抱负。
此刻,实验室内灯火通明,气氛热烈而又紧张。
秦风站在一块巨大的智能白板前,手中拿着一支激光笔,正在向团队的核心成员们阐述着他对“墨子一号”常温超导体未来应用方向的初步构想。
“各位,‘墨子一号’的成功发现,仅仅是我们万里长征的第一步。它为我们打开了一扇通往未来科技新世界的大门,但门后的道路,还需要我们一步一个脚印地去探索,去开辟。”
秦风的声音沉稳而富有磁性,目光扫过在场的每一位队员——李浩、张伟、陈静这三位“元老”,以及新加入的有机化学才女林婉清、精密仪器专家赵铁柱、和凝聚态理论“老将”钱理群。每个人都聚精会神地聆听着,眼中闪烁着对未知的渴望和对领队人的信任。
“常温超导材料的应用前景,可以说是……无穷无尽。”秦风的激光笔在白板上勾勒出一幅幅令人心驰神往的蓝图。
“首先,能源领域。如果我们能够利用‘墨子一号’制造出高效、稳定的超导输电电缆,那么困扰全球的远距离电力传输损耗问题将迎刃而解,这将对全球能源格局产生革命性的影响。更进一步,如果能将其应用于可控核聚变装置——例如‘人造太阳’托卡马克装置中的高场约束磁体,那么人类距离获得取之不尽、用之不竭的清洁能源的梦想,将不再遥远!”
白板上,出现了一个托卡马克装置的炫酷三维模型,那由超导线圈构成的巨大环形磁笼,散发着科幻般的光彩。
李浩看得是热血沸腾,忍不住插话道:“秦哥!可控核聚变!我的天!这要是真能搞出来,那我们‘秦之队’岂不是要名垂青史,万古流芳了?”
秦风微微一笑,继续说道:“其次,交通领域。利用‘墨子一号’的完美抗磁性,我们可以研发出新一代的常温超导磁悬浮列车。其速度、稳定性和能效,都将远超现有的任何一种交通工具。想象一下,从燕京到沪市,只需要一个小时,这将彻底改变人们的出行方式和时空观念。”
白板上,一列充满未来感的磁悬浮列车,在真空中风驰电掣,悄无声息。
陈静的眼中也充满了向往:“一个小时到沪市……那以后回家看爸妈,岂不是跟去隔壁串门一样方便了?”
“还有,信息技术领域。”秦风的激光笔指向了另一个方向,“利用超导材料的量子特性,我们可以构建出运算速度远超现有超级计算机的超导量子计算机,解决那些经典计算机无法解决的复杂问题,例如新药研发、材料设计、气候模拟等等。同时,超导电子器件的低功耗、高速度特性,也将为下一代通信技术和高性能传感器带来革命性的突破。”
张伟和钱理群这两位偏理论的成员,听到这里,眼神都亮了起来。他们深知,算力的突破,对于基础科学研究意味着什么。
“除此之外,医疗领域的超高分辨率磁共振成像(MRI)、国防领域的电磁炮与电磁弹射、科研领域的超强磁场实验室、乃至未来的太空探索……”秦风的语速越来越快,白板上勾勒出的应用场景也越来越宏大,越来越令人心潮澎湃。
“总之,‘墨子一号’的出现,为我们打开了一个充满无限可能的‘潘多拉魔盒’。而我们‘秦之队’的使命,就是要把这些可能性,一步步地变成现实!”
秦风的这番话,如同一针强心剂,注入了每一个队员的心中。他们仿佛已经看到了一个由常温超导技术构建起来的、更加高效、更加清洁、更加智能的美好未来。
“秦哥!您就说吧!我们先从哪个方向开始干?”赵铁柱这位不善言辞的精密仪器专家,此刻也忍不住激动地搓着手,一副恨不得马上就投身到科研攻关中去的模样。
秦风赞赏地看了他一眼,点了点头:“好!有这股子干劲就好!不过,饭要一口一口吃,路要一步一步走。我们不可能一上来就把所有的应用领域都铺开,必须有所选择,有所聚焦。”
他沉吟片刻,说道:“我初步的想法是,我们首先将目光聚焦在那些对材料的强磁场性能要求较高的领域。因为,一旦我们能够攻克常温超导材料在强磁场下的应用瓶颈,那么其他相对‘温和’条件下的应用,自然也就水到渠成了。这就像……我们先去挑战攀登珠穆朗玛峰,如果成功了,那么再去征服泰山、黄山,岂不是易如反掌?”
“强磁场应用?”林婉清秀眉微蹙,思索道,“秦师兄(她坚持称呼秦风为师兄,以示尊重)的意思是,比如高场超导磁体、磁悬浮交通这些?”
本小章还未完,请点击下一页继续阅读后面精彩内容!
“没错!”秦风打了个响指,“这些领域,不仅技术门槛高,一旦突破,其产生的经济效益和社会效益也最为巨大,最能体现我们‘墨子一号’的颠覆性价值!”
“我同意秦哥的看法!”李浩第一个举手赞成,“咱们要干,就干票大的!直接挑战最硬的骨头!”
其他几位队员也纷纷表示赞同。
于是,“秦之队”的第一个战略主攻方向,便初步确定了下来——攻克常温超导材料在强磁场环境下的应用难题!
然而,理想是丰满的,现实……却往往骨感得令人猝不及防。
就在“秦之队”的成员们摩拳擦掌,准备利用实验室新到位的几台国内最先进的强磁场测试设备,对“墨子一号”的极限性能进行全面摸底时,一个他们之前在初步研究中虽然有所预料,但并未引起足够重视的问题,如同拦路猛虎般,赫然出现在了他们面前。
“秦……秦哥,不……不太对劲啊!”
这天下午,负责进行高场磁化率测量的陈静,突然发出一声带着几分惊慌和不解的呼喊,打破了实验室的平静。
秦风闻声,立刻放下手中的理论推导,快步走了过去。其他几位队员也纷纷围拢过来。
只见陈静指着强磁场综合物性测量系统(PPMS)的显示屏,脸色有些苍白:“你们看,这是我们刚刚测试的一块‘墨子一号’标准样品。在零场或者弱磁场下,它的超导转变温度和抗磁性都非常完美,和我们之前的数据完全一致。但是……但是当我们将外加磁场强度提升到5特斯拉以上时,它的超导转变温度就开始明显下降,抗磁信号也急剧减弱!而当磁场强度达到10特斯拉时……它……它竟然完全失去了超导特性,变成了一块普通的导体!”
“什么?!10特斯拉就失超了?”李浩第一个惊呼出声,脸上充满了难以置信,“不可能吧!我们之前在听证会上展示的,不是说‘墨子一号’的理论上临界磁场可以达到数百特斯拉吗?怎么会这么低?”
张伟也皱起了眉头:“是啊,按照我们之前的理论模型估算,‘墨子一号’的第二类超导体特性应该非常显着,其上临界磁场(Hc2)应该远不止这个数值才对。会不会是……样品制备过程中出了什么问题?”
林婉清仔细查看了陈静的实验记录和样品制备批号,摇了摇头:“这批样品是我亲自监督制备的,所有的工艺参数都严格控制在最佳范围内,纯度也达到了六个九的级别,按理说,不应该出现这么大的性能衰减。”
赵铁柱则凑到仪器前,仔细检查着各项参数设置和连接线路,半晌后也排除了仪器故障的可能性:“仪器工作正常,测量数据……应该是准确的。”
钱理群这位理论“老将”,则陷入了深深的沉思,口中喃喃自语:“强磁场下的失超……磁通钉扎……涡旋动力学……难道是……”
秦风的脸色,也变得凝重起来。
他知道,麻烦来了。
超导体在强磁场下会失去超导特性,这本身并不是什么稀奇的事情。无论是第一类超导体还是第二类超导体,都存在一个临界磁场。当外加磁场强度超过这个临界值时,超导态就会被破坏。
对于传统的低温超导体,如铌钛(NbTi)和铌三锡(Nb3Sn),它们的临界磁场虽然可以达到十几甚至二十几特斯拉,但其工作温度极低,需要昂贵的液氦来冷却,极大地限制了其应用范围。
而高温超导体,如钇钡铜氧(YBCO)等铜氧化物,虽然其上临界磁场可以达到非常高的数值(理论上甚至超过一百特斯拉),但它们大多是陶瓷材料,质地脆,加工困难,而且在强磁场和较大电流密度下,容易出现“磁通蠕动”和“磁通跳跃”等问题,导致能量耗散,超导性能下降。
秦风之前提出的“协同量子共振隧穿”理论,确实从微观机制上预言了“墨子一号”应该具有极高的上临界磁场。但是,理论是理论,实际材料的性能,还会受到诸如材料的微观结构、缺陷分布、晶界特性、以及在外场作用下复杂的电磁动力学行为等多种因素的影响。
“看来,我们之前……还是有些过于乐观了。”秦风缓缓开口,声音带着一丝不易察觉的沉重,“‘墨子一号’在零场和弱场下的性能确实优异,但这并不代表它在强磁场下也能同样‘坚挺’。强磁场,对于任何超导体来说,都是一块严酷的‘试金石’。”
他走到白板前,拿起笔,快速地写下几个关键词:
“磁通线(Maic Flux Lines)” “洛伦兹力(Lorentz Force)” “磁通钉扎(Flux Pinning)” “磁通蠕动(Flux Creep)与磁通流动(Flux Flow)” “失超(Quench)”
“对于第二类超导体,当外加磁场强度超过下临界磁场(Hc1)时,磁力线会以量子化的‘磁通线’的形式进入超导体内部,形成所谓的‘混合态’。”秦风一边画着示意图,一边解释道,“在混合态下,如果超导体中通过电流,那么这些磁通线就会受到洛伦兹力的作用而发生运动。磁通线的运动,会导致能量耗散,产生电阻,从而破坏超导态——这就是所谓的‘磁通流动电阻’。”
本小章还未完,请点击下一页继续阅读后面精彩内容!
“为了抑制磁通线的运动,我们需要在材料内部引入各种‘缺陷’或‘非超导相’作为‘钉扎中心’,将磁通线牢牢地‘钉’在原地,这就是‘磁通钉扎’。钉扎力越强,超导体在强磁场下能够承载的临界电流密度(Jc)就越高,其稳定性也就越好。”
“然而,即使有钉扎中心的存在,在极强的磁场和较大的电流作用下,或者在温度升高导致热激活能增加时,被钉扎的磁通线仍然可能通过‘热激活跳跃’(即磁通蠕动)或‘集体雪崩’(即磁通跳跃)的方式摆脱束缚,重新开始运动,最终导致超导体……失超。”
秦风看着团队成员们渐渐变得凝重的脸庞,继续说道:“我们‘墨子一号’的理论上临界磁场可能确实很高,这意味着在极强的磁场下,它仍然能够维持超导电子对的存在。但是,如果我们的材料内部缺乏足够强大和足够致密的有效磁通钉扎中心,那么即使超导电子对还存在,只要磁通线一开始大规模运动,宏观上的零电阻态就会被破坏,超导性能就会急剧下降,甚至完全消失。”
“陈静刚才的实验结果,10特斯拉就观察到完全失超,这强烈暗示着,我们现有的‘墨子一号’块状或薄膜样品,其内部的本征磁通钉扎能力……非常弱!这就像我们造了一辆拥有超级发动机的跑车,但它的轮胎却只是普通的自行车轮胎,一旦速度快起来,或者路面稍微崎岖一点,轮胎就会打滑、爆胎,车子照样跑不起来!”
秦风这个生动的比喻,让所有人都明白了问题的严重性。
“那……那怎么办?”李浩有些沮丧地问道,“难道我们辛辛苦苦搞出来的室温超导,就因为这个‘磁通钉扎’不行,结果在那些最关键的应用领域都派不上用场?那也太……太憋屈了吧!”
林婉清也皱起了眉头:“如果本征钉扎能力弱,我们就需要通过人为的方式,在材料中引入有效的钉扎中心。但这对于我们这种有机-无机复合材料体系来说,其难度恐怕比传统的金属或氧化物超导体要大得多。有机分子的柔性和不稳定性,以及界面处的复杂相互作用,都会给钉扎中心的引入和调控带来巨大的挑战。”
钱理群副教授也补充道:“而且,强磁场下的涡旋动力学行为非常复杂,涉及到多体相互作用、量子涨落、以及非平衡态过程。如何从理论上精确预测和优化钉扎中心的类型、尺寸、密度和空间分布,以实现最佳的钉扎效果,这本身就是一个世界级的难题。”
一时间,实验室内充满了凝重的气氛。
刚刚组建起来的“秦之队”,踌躇满志地准备将“室温超导”这一黑科技推向现实,却没想到,迎面就撞上了一只如此凶猛的“拦路虎”!
强磁场下的“失超”!
这个看似不起眼的技术瓶颈,却像一把无情的枷锁,死死地扼住了“墨子一号”在诸多重大应用领域的咽喉。
如果不能有效提升“墨子一号”在强磁场下的载流能力和稳定性,那么秦风之前在白板上勾勒的那些激动人心的应用蓝图——可控核聚变、磁悬浮列车、超导量子计算机……都将沦为空中楼阁,镜花水月。
“秦之队”的第一次重大考验,来得如此之快,也如此之严峻。
秦风看着团队成员们脸上或沮丧、或凝重、或思索的表情,心中却并没有太多的波澜。
这点困难,早在他的预料之中。
或者说,这正是他组建“秦之队”的目的之一——去攻克那些真正的、硬核的、足以改变世界的科学难题!
如果一切都顺风顺水,那还有什么挑战性?那还叫什么“黑科技”?
他深吸一口气,脸上重新露出了那抹自信而又从容的微笑。
“各位,”他的声音不大,却充满了穿透力,“遇到问题,是好事。这说明,我们距离真正的成功,又近了一步。因为,科学的进步,本就是在一个个解决问题的过程中实现的。”
“强磁场下的‘失超’,确实是一个棘手的难题,但并非不可逾越的鸿沟。它考验的,不仅仅是我们的理论水平和实验技巧,更是我们的智慧、毅力和……团队协作能力!”
“从今天起,‘如何提升墨子一号在强磁场下的临界电流密度和稳定性’,就是我们‘秦之队’成立后的第一个,也是最重要的攻关课题!”
“我相信,只要我们集思广益,群策群力,发挥出我们每个人的专长,就一定能够找到降服这只‘拦路虎’的办法!”
“而且……”秦风的嘴角,勾起一抹只有他自己才懂的神秘笑容,“我好像……已经有那么一点点……不太成熟的小想法了。”
他知道,他脑海中那个无所不能的【学神黑科技系统】,是绝不会坐视自己的宿主被这点小小的技术瓶颈给难住的。
或许,一场新的、充满了挑战与机遇的“系统任务”,即将……降临?
秦风的眼中,闪烁着期待的光芒。
暴风雨前的宁静,往往孕育着更大的惊喜。
而“秦之队”的传奇,也注定要在一次次的攻坚克难中,书写得更加辉煌!
喜欢学神系统:爆肝高考全科满分