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1993年,含汞铜氧化物Hg1223在标准大气压下实现133K的超导转变温度,一举刷新世界纪录;此后三十三载春秋,全球超导物理研究始终未能在此高度之上再进一步。
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液氮沸腾温度为77K,133K虽已越过该临界点,但温差余量有限,工程适配性薄弱;另一类高压氢化物体系虽宣称可达260K,却依赖高达200吉帕的极端静水压力——相当于地球地核外层的压力强度,远超常规实验室与工业场景的承载能力。这层技术壁垒,横亘于三代科研人员之间,无声却厚重。
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2026年3月9日,《美国国家科学院院刊》(PNAS)在线平台正式刊发休斯顿大学德克萨斯超导研究中心朱经武院士与邓良子教授联合团队的研究成果:他们在常压环境下实测获得151K稳定超导响应,且该状态可持续维持整整72小时,并非瞬态涨落或测量噪声所致。这一数值的诞生,标志着长达33年的常压高温超导停滞期正式终结。
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此次突破并非源于全新化合物的发现,而是对经典材料Hg1223实施了精密的晶体结构调控,所采用的方法命名为“PQP压力淬火协议”,其底层逻辑清晰可溯、操作路径明确可行。
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Hg1223本就是铜氧化物超导体家族中常压临界温度最高的成员,只因汞元素存在环境毒性隐患、合成工艺复杂严苛,长期被视作难以产业化的“学术明星”;真正的瓶颈,在于如何充分释放其内禀的超导潜能。
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PQP协议的操作流程分为两步:首先利用金刚石对顶砧装置对Hg1223施加可控中等压力,诱导其进入150K以上的超导相;随后在毫秒级时间内迅速撤除外压,并同步将其浸入液氮低温浴中。极低温有效抑制晶格原子热振动,相当于将高压下形成的超导有序态“快照式”锁定,防止其在常压下因热扰动而退相干。
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该过程与传统冶金学中的淬火工艺异曲同工——高温钢水骤冷后原子被迫“冻结”于亚稳态排列,从而获得高强度马氏体组织;PQP协议中的急速卸压,则是在原子尺度上完成一次微型结构淬火,由此产生的局域晶格畸变与缺陷簇构成能量势垒,稳固维系电子-声子协同作用通道,使宏观超导特性得以持久保留。
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实验数据显示,最终约78%的样品体积展现出持续超导行为,在液氮恒温环境中保持三天未见衰减。更值得关注的是,研究团队在重复测试中多次捕捉到172K的清晰零电阻信号,尽管尚未实现完全可重复验证,但已确凿表明151K绝非常压超导的理论天花板。
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近年来,高温超导领域频现“突破性报道”,部分团队声称实现230K乃至250K超导,然而这些结果几乎全部依赖极端高压条件,多数需150吉帕以上压力支撑,最高已达298吉帕。
1吉帕约等于一万个标准大气压,200吉帕即两百万倍大气压——当前人类尚无任何成熟工程技术能长期稳定维持如此高压,即便在顶尖实验室中,此类状态也仅能维系数分钟,完全不具备工程延展性。
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业内普遍遵循一条隐性共识:评判超导进展的价值标尺,温度只是起点,压力才是决定能否落地的关键变量。朱经武团队实现的151K,其革命性意义正在于“零附加压力”,无需特种高压设备,仅依靠广泛易得的液氮即可维持,而液氮单价每升不足两元人民币,全国化工企业年产能逾百万吨,已具备规模化应用的物质基础。
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151K还彻底颠覆了此前业界的悲观预判。曾有观点认为,常压超导临界温度可能被物理机制牢牢锁死在100K附近,继续提升将面临指数级增长的能量代价。而本次实证结果有力驳斥了这一论断,证实常压路径仍蕴藏着广阔的温区拓展空间。
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就在朱经武团队成果引发全球震动之际,中国南方科技大学薛其坤院士与陈卓昱教授领衔的镍基超导研究组亦传来捷报:他们成功将镍基氧化物在常压下的超导临界温度推升至63K。虽然数值不及151K引人瞩目,却刷新了镍基体系常压超导的世界纪录;而镍基材料因其元素丰度高、环境友好、加工兼容性强等优势,被国际学界公认为最具产业化前景的新一代超导候选体系。
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镍基超导探索始于2019年,由美国科学家首次在镍氧化物中观测到9–15K的超导迹象,但必须借助高压辅助才能维持;此后数年间,各国团队持续攻坚,常压临界温度始终徘徊于40–50K区间,难以跨越传统BCS理论预言的“麦克米兰极限”——即常压下超导温度难以突破约40K的理论门槛。
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薛其坤团队早在2025年即率先突破该极限,本次更凭借两大原创技术实现质的飞跃:“强氧化原子逐层外延”技术确保晶格原子按预设构型逐层精准堆叠,大幅削减界面缺陷密度;“原子铆钉术”则通过在关键滑移面上植入惰性原子锚点,有效抑制高温下晶格模块的相对位移,从根源上增强结构热稳定性。
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当前,中国已在超导研究的两条主干赛道上同步领跑:一是以朱经武院士为核心的铜基路线,将Hg1223体系推至151K常压新高;二是由薛其坤院士主导的镍基路线,创下63K常压纪录。这种双线并进并非偶然,而是数十年系统布局、人才梯队接续奋斗的必然成果。
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事实上,铜基超导领域,中国早有深厚积淀:赵忠贤院士率先公布液氮温区铜氧化物配方,直接点燃全球高温超导研究热潮;2008年,陈仙辉、王楠林团队将铁基超导临界温度由26K跃升至40K以上,一举确立我国在该方向的全球引领地位。
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2026年,靳常青研究员因在超氢化物高压超导机制方面的开创性贡献,荣获国际超导领域最具分量的马蒂亚斯奖。而在镍基超导这条新兴赛道上,王猛团队率先在高压条件下突破液氮温区,薛其坤团队紧随其后,在常压领域实现全面领先。一旦超导技术迈入实用阶段,其影响将是全链条、深层次的系统性变革。
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我国现行电网输电平均损耗率约为8%,每年因此浪费的电能折合数百亿千瓦时;超导电缆凭借零电阻特性,有望将线损压缩至近乎为零,显著降低能源浪费与碳排放强度;医疗影像领域的核磁共振设备目前严重依赖稀缺昂贵的液氦冷却系统,导致检查成本居高不下,常压高温超导材料的应用将极大压缩制冷成本,推动高端诊疗服务普惠化。
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在可控核聚变领域,托卡马克装置所需的超强磁场线圈长期受限于传统导体的焦耳热瓶颈,超导材料的大规模应用可成倍提升磁场强度与能量转换效率,加速聚变能源商业化进程。
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当然,151K距离真正意义上的室温超导(300K)仍有149℃的温差鸿沟,单靠PQP协议无法一步跨越。但研究团队已系统梳理出六条具有理论自洽性与初步实验支撑的升温路径,涵盖化学掺杂梯度优化、多场耦合调控、界面量子限域增强等方向,为全球同行提供了清晰可行的技术演进图谱。
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科学研究的根本价值,从来不在某个孤立数字的刷新,而在于它撬动的后续探索疆域。151K的真正分量,正在于它刺穿了常压高温超导的坚硬外壳,为整个领域打开了一扇通往实用化的大门,让工程转化的曙光第一次变得触手可及。
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超导现象自1911年被昂内斯发现至今,已走过一个多世纪漫长旅程。人类始终渴望将这种“零电阻+完全抗磁”的神奇物态,从极低温实验室搬进千家万户与工业现场,却屡屡受制于苛刻的温度与压力桎梏。
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151K或许不是终点,但它确凿证明:曾经看似坚不可摧的技术穹顶,其实存在可被击穿的薄弱环节。如今,全球超导研究者终于拥有了统一的新坐标原点,可以重新校准方向,坚定迈向实用化超导的星辰大海。
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