華南理工大學陳海東:室溫超導技術將顛覆現有通信格局
通信產業網|2023-08-07 10:41:33
作者:胡媛來源:通信產業網

【通信產業網訊】(記者 胡媛)近日,韓國室溫超導研究在網上引發了超高熱度的討論。資本市場陷入狂歡,熱議第四次工業革命來了。室溫超導技術會對通信有什么影響?

“韓國科學家團隊在arXiv上提出的室溫常壓超導材料LK-99(改性鉛磷灰石晶體結構),在世界范圍內已有多個團隊復現了該材料的抗磁等特性,但是尚未完全驗證其為室溫超導材料?!?strong>華南理工大學副研究員陳海東在接受《通信產業報》全媒體記者采訪時表示,一方面,零電阻特性尚未測定出來;另一方面,超導的抗磁性只是輔助特性,部分材料也具備抗磁特性。因此,通過抗磁特性確定超導并不科學。

超導現象是指材料電阻變為零的現象,其主要特征是零電阻(或極小電阻值)和完全抗磁性(邁斯納效應)。超導現象主要發生在低溫(-269℃~-70℃)條件下。室溫超導指的是在25℃的室溫環境下實現超導特性,2020年10月《自然》雜志報道了美國羅切斯特大學實現了15℃溫度下的超導,但是這種超導體需要在267GPa的條件下工作。因此,真正具有應用價值的“室溫超導”是指“常壓室溫超導”。

陳海東認為,在通信領域,室溫超導技術會帶來顛覆性的技術革命,其主要表現為超導帶來的無損耗或者低損耗特性,大大提升通信的信號質量和覆蓋能力,從而降低運維成本,提升經濟效益。

舉例來說,通信系統為了實現抗干擾特性,一般在天線和放大器之間加入濾波器等器件,這種器件在3G和4G時代為了達到低損耗的特點,可以接受其大體積的問題。然而,5G時代,隨著工作頻率的進一步提升,對濾波器的尺寸提出了較高的要求,由此出現了因為損耗大而導致系統噪聲大等突出問題,具有超導特性的器件,由于沒有或者具有極低的損耗,有望對現有的通信系統的硬件構架產生直接影響,使其具有極大的靈活性。

其次,通信系統中由于導體以及介質損耗導致通信覆蓋能力有限,特別是5G毫米波系統,同時進一步受到空間損耗的影響,傳輸距離大大降低,由超導材料構成的超導器件、超導傳輸線、超導天線等,可以大大降低系統的損耗,從而大大提升通信系統的覆蓋范圍和通信質量。

最后,由于超導技術帶來的系統框架的革命和系統損耗的降低,直接帶來了經濟效益的提升,5G相控陣系統的能耗問題也將不復存在。

陳海東表示,室溫超導如果能夠實現,那么除了在通信領域,在電子電器集成、醫療核磁成像、超級計算(包括量子計算)、高速磁懸浮交通、新能源及儲存、天文探測、地質勘探、國防建設等領域,都將產生深遠影響。

然而,室溫超導的研究還在進一步進行中,現有的研究成果也有待進一步的驗證確認。陳海東指出,此外,現有基于金屬氧化物結構的常壓室溫材料的實用性還有待于確認,其主要原因是燒結的金屬氧化物就是一種陶瓷,難以對其進行折彎加工和沖壓加工。

責任編輯:胡媛

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