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超導體制造高效電子產(chǎn)品，但使它們工作所需的超低溫和超高壓成本高昂且難以實施。室溫超導體有望改變這種狀況。
羅切斯特大學的研究人員最近宣布了一種新材料，該材料在室溫下是超導體，盡管在高壓下，如果得到證實，這是一個令人興奮的發(fā)現(xiàn)。如果這種材料或類似材料可靠地工作并且可以經(jīng)濟地大規(guī)模生產(chǎn)，它可能會徹底改變電子產(chǎn)品。
室溫超導材料將為實際應用帶來許多新的可能性，包括超高效電網(wǎng)、超快和節(jié)能計算機芯片，以及可用于懸浮火車和控制聚變反應堆的超強磁體。
超導體是一種可以傳導直流電而不會遇到任何電阻的材料。電阻是阻礙電流流動的材料的特性。傳統(tǒng)的超導體必須冷卻到極低的溫度，接近絕對零。
近幾十年來，研究人員開發(fā)了所謂的高溫超導體，只需將其冷卻至零下 10 華氏度（零下 23 攝氏度）。
雖然比傳統(tǒng)超導體更容易使用，但高溫超導體仍然需要特殊的熱設備。除了低溫之外，這些材料還需要非常高的壓力，比大氣壓力 14.6 磅/平方英寸（1 巴）高 167 萬倍。
顧名思義，室溫超導體不需要特殊設備來冷卻。它們確實需要加壓，但只需要加壓到大氣壓的 10,000 倍左右。這種壓力可以通過使用堅固的金屬外殼來實現(xiàn)。
超導電子是指使用超導材料實現(xiàn)極高水平的性能和能效的電子設備和電路，比最先進的半導體設備和電路要好幾個數(shù)量級。
超導材料沒有電阻，這意味著它們可以支持高電流，而不會因電阻而損失任何能量。這種效率使超導體在電力傳輸方面非常有吸引力。
公用事業(yè)供應商 Commonwealth Edison安裝了高溫超導輸電線路并展示了為芝加哥北部供電的技術(shù)，試用期為一年。與傳統(tǒng)銅線相比，升級后的超導線可以承載 200 倍的電流。
但維持當今超導體所需的低溫和高壓的成本使得在大多數(shù)情況下即使這種效率提高也不切實際。
因為超導體的電阻為零，如果將電流施加到超導回路中，除非回路斷開，否則電流將永遠持續(xù)下去。這種現(xiàn)象可用于制造大型永磁體的各種應用。
今天的磁共振成像機使用超導磁體來達到幾特斯拉的磁場強度，這是精確成像所需要的。相比之下，地球磁場的強度或通量密度約為 50 微特斯拉。
1.5 特斯拉 MRI 機器中的超導磁體產(chǎn)生的磁場比地球產(chǎn)生的磁場強 30,000 倍。
掃描儀使用超導磁體產(chǎn)生磁場，使患者體內(nèi)的氫原子核對齊。這個過程與無線電波相結(jié)合，產(chǎn)生用于 MRI 檢查的組織圖像。磁鐵的強度直接影響 MRI 信號的強度。與 3.0 特斯拉機器相比，1.5 特斯拉 MRI 機器需要更長的掃描時間才能創(chuàng)建清晰的圖像。
超導材料從自身內(nèi)部排出磁場，這使它們成為強大的電磁鐵。這些超級磁鐵有可能使火車漂浮起來。超導電磁體產(chǎn)生 8.3 特斯拉的磁場——超過地球磁場的 100,000 倍。
電磁鐵使用 11,080 安培的電流來產(chǎn)生磁場，超導線圈允許高電流流動而不會損失任何能量。日本的山梨縣超導磁懸浮列車懸浮在其導軌上方 4 英寸（10 厘米）處，并以高達 311 英里/小時（500 公里/小時）的速度行駛。
超導電路也是一種很有前途的量子計算技術(shù)，因為它們可以用作量子比特。量子比特是量子處理器的基本單元，類似于經(jīng)典計算機中的晶體管，但比它更強大。D-Wave Systems、谷歌和 IBM 等公司已經(jīng)構(gòu)建了使用超導量子比特的量子計算機。
盡管超導電路可以制造出很好的量子比特，但它們對制造具有大量量子比特的量子計算機提出了一些技術(shù)挑戰(zhàn)。一個關(guān)鍵問題是需要將量子位保持在非常低的溫度下，這需要使用稱為稀釋制冷機的大型低溫設備。
室溫超導體將消除許多與操作基于超導體的電路和系統(tǒng)的高成本相關(guān)的挑戰(zhàn)，并使它們更容易在現(xiàn)場使用。
室溫超導體將為下一代計算機和低延遲寬帶無線通信實現(xiàn)超高速數(shù)字互連。它們還將為生物醫(yī)學和安全應用、材料和結(jié)構(gòu)分析以及深空射電天體物理學提供高分辨率成像技術(shù)和新興傳感器。
室溫超導體意味著核磁共振成像的運行成本會大大降低，因為它們不需要液氦冷卻劑，而液氦冷卻劑既昂貴又供不應求。據(jù)我估計，電網(wǎng)的能效將比現(xiàn)在的電網(wǎng)至少高 20%，每年可節(jié)省數(shù)十億美元。
磁懸浮列車可以以更低的成本運行更遠的距離。計算機運行速度會更快，功耗會降低幾個數(shù)量級。量子計算機可以構(gòu)建更多的量子比特，使它們能夠解決當今最強大的超級計算機無法解決的問題。
電子學這個充滿希望的未來能否實現(xiàn)以及多快實現(xiàn)，部分取決于新型室溫超導材料能否得到驗證，以及能否經(jīng)濟地大規(guī)模生產(chǎn)。來源：半導體行業(yè)觀察免責聲明：所載內(nèi)容來源于互聯(lián)網(wǎng)，微信公眾號等公開渠道，我們對文中觀點持中立態(tài)度，本文僅供參考、交流。轉(zhuǎn)載的稿件版權(quán)歸原作者和機構(gòu)所有，如有侵權(quán)，請聯(lián)系我們刪除。
羅切斯特大學的研究人員最近宣布了一種新材料，該材料在室溫下是超導體，盡管在高壓下，如果得到證實，這是一個令人興奮的發(fā)現(xiàn)。如果這種材料或類似材料可靠地工作并且可以經(jīng)濟地大規(guī)模生產(chǎn)，它可能會徹底改變電子產(chǎn)品。
室溫超導材料將為實際應用帶來許多新的可能性，包括超高效電網(wǎng)、超快和節(jié)能計算機芯片，以及可用于懸浮火車和控制聚變反應堆的超強磁體。
超導體是一種可以傳導直流電而不會遇到任何電阻的材料。電阻是阻礙電流流動的材料的特性。傳統(tǒng)的超導體必須冷卻到極低的溫度，接近絕對零。
近幾十年來，研究人員開發(fā)了所謂的高溫超導體，只需將其冷卻至零下 10 華氏度（零下 23 攝氏度）。
雖然比傳統(tǒng)超導體更容易使用，但高溫超導體仍然需要特殊的熱設備。除了低溫之外，這些材料還需要非常高的壓力，比大氣壓力 14.6 磅/平方英寸（1 巴）高 167 萬倍。
顧名思義，室溫超導體不需要特殊設備來冷卻。它們確實需要加壓，但只需要加壓到大氣壓的 10,000 倍左右。這種壓力可以通過使用堅固的金屬外殼來實現(xiàn)。
使用超導體的地方
超導電子是指使用超導材料實現(xiàn)極高水平的性能和能效的電子設備和電路，比最先進的半導體設備和電路要好幾個數(shù)量級。
超導材料沒有電阻，這意味著它們可以支持高電流，而不會因電阻而損失任何能量。這種效率使超導體在電力傳輸方面非常有吸引力。
公用事業(yè)供應商 Commonwealth Edison安裝了高溫超導輸電線路并展示了為芝加哥北部供電的技術(shù)，試用期為一年。與傳統(tǒng)銅線相比，升級后的超導線可以承載 200 倍的電流。
但維持當今超導體所需的低溫和高壓的成本使得在大多數(shù)情況下即使這種效率提高也不切實際。
因為超導體的電阻為零，如果將電流施加到超導回路中，除非回路斷開，否則電流將永遠持續(xù)下去。這種現(xiàn)象可用于制造大型永磁體的各種應用。
今天的磁共振成像機使用超導磁體來達到幾特斯拉的磁場強度，這是精確成像所需要的。相比之下，地球磁場的強度或通量密度約為 50 微特斯拉。
1.5 特斯拉 MRI 機器中的超導磁體產(chǎn)生的磁場比地球產(chǎn)生的磁場強 30,000 倍。
掃描儀使用超導磁體產(chǎn)生磁場，使患者體內(nèi)的氫原子核對齊。這個過程與無線電波相結(jié)合，產(chǎn)生用于 MRI 檢查的組織圖像。磁鐵的強度直接影響 MRI 信號的強度。與 3.0 特斯拉機器相比，1.5 特斯拉 MRI 機器需要更長的掃描時間才能創(chuàng)建清晰的圖像。
超導材料從自身內(nèi)部排出磁場，這使它們成為強大的電磁鐵。這些超級磁鐵有可能使火車漂浮起來。超導電磁體產(chǎn)生 8.3 特斯拉的磁場——超過地球磁場的 100,000 倍。
電磁鐵使用 11,080 安培的電流來產(chǎn)生磁場，超導線圈允許高電流流動而不會損失任何能量。日本的山梨縣超導磁懸浮列車懸浮在其導軌上方 4 英寸（10 厘米）處，并以高達 311 英里/小時（500 公里/小時）的速度行駛。
超導電路也是一種很有前途的量子計算技術(shù)，因為它們可以用作量子比特。量子比特是量子處理器的基本單元，類似于經(jīng)典計算機中的晶體管，但比它更強大。D-Wave Systems、谷歌和 IBM 等公司已經(jīng)構(gòu)建了使用超導量子比特的量子計算機。
盡管超導電路可以制造出很好的量子比特，但它們對制造具有大量量子比特的量子計算機提出了一些技術(shù)挑戰(zhàn)。一個關(guān)鍵問題是需要將量子位保持在非常低的溫度下，這需要使用稱為稀釋制冷機的大型低溫設備。
室溫超導體的前景
室溫超導體將消除許多與操作基于超導體的電路和系統(tǒng)的高成本相關(guān)的挑戰(zhàn)，并使它們更容易在現(xiàn)場使用。
室溫超導體將為下一代計算機和低延遲寬帶無線通信實現(xiàn)超高速數(shù)字互連。它們還將為生物醫(yī)學和安全應用、材料和結(jié)構(gòu)分析以及深空射電天體物理學提供高分辨率成像技術(shù)和新興傳感器。
室溫超導體意味著核磁共振成像的運行成本會大大降低，因為它們不需要液氦冷卻劑，而液氦冷卻劑既昂貴又供不應求。據(jù)我估計，電網(wǎng)的能效將比現(xiàn)在的電網(wǎng)至少高 20%，每年可節(jié)省數(shù)十億美元。
磁懸浮列車可以以更低的成本運行更遠的距離。計算機運行速度會更快，功耗會降低幾個數(shù)量級。量子計算機可以構(gòu)建更多的量子比特，使它們能夠解決當今最強大的超級計算機無法解決的問題。
電子學這個充滿希望的未來能否實現(xiàn)以及多快實現(xiàn)，部分取決于新型室溫超導材料能否得到驗證，以及能否經(jīng)濟地大規(guī)模生產(chǎn)。來源：半導體行業(yè)觀察免責聲明：所載內(nèi)容來源于互聯(lián)網(wǎng)，微信公眾號等公開渠道，我們對文中觀點持中立態(tài)度，本文僅供參考、交流。轉(zhuǎn)載的稿件版權(quán)歸原作者和機構(gòu)所有，如有侵權(quán)，請聯(lián)系我們刪除。
