“室温超导霸权”的新时代或许最先在中国出现

室温超导体材料能够在无需冷却的条件下零电阻导电，一旦实现，将对我们的电网基础设施、高精尖物理科研设备、量子计算、通信设备等诸多领域产生革命性影响。

百余年来，科学家们一直在探索超导的理论极限，据统计，通过超导研究直接获得诺贝尔奖的科学家已有 10 位，其重要性可见一斑。美中不足的是，之前所有超导体均需要在极低的冷却温度环境下才能实现，这大大限制了它作为一项利基技术进行大范围应用的步伐。

最近 5 年，室温超导作为终极冲刺目标，世界各国科研团队在实验室中展开了超级竞赛，其中一个团队终于刷新纪录。

2020年10 月 15 日，《自然》杂志以封面报道形式刊登了这项成果，新发现被誉为“第一个室温超导体”，论文通讯作者为美国罗切斯特大学工程与应用科学学院的助理教授兰加 • 迪亚斯（Ranga Dias），他们报告了一种含有氢、硫和碳的化合物，可在高达 287.7±1.2K（约 15°C）的临界温度下实现室温超导性。与之对照，上一次实现的最高超导临界温度纪录是 260K（约 - 13.15°C），由乔治华盛顿大学和华盛顿卡内基研究所的一个竞争小组在 2018 年实现。

与之前的超导实验类似，这次实验需要极高的压力。罗切斯特大学的新纪录是在高达 267±10 吉帕（GPa，109帕斯卡）的压力条件下实现，这大约为 250 万个大气压，是地下 4500 公里深处的压力。

这一突破是否意味着“室温超导霸权”时代即将到来？

据报道，该团队所做上述的实验尚未找到理论依据。正如纽约州立大学布法罗分校的伊娃·茹雷克所说的那样：“就这类研究而言，在不了解结构的情况下进行试验并不鲜见。”她说，“现在还需要进行更多的理论研究，用各种化合物模型来匹配这种材料，从而弄清楚它到底是什么。”

然而，早在2004年，中国自由学者刘敦钰就在其所著的《寻找自然的终极解释》书中，提出了一种全新的“简并相超导理论”，或称“简并态超导理论”。

根据这一理论研究发现了新的超导微观物理机制，即在超导态下“超导自由电子气”与“简并正离子晶格”相对分离，不发生任何碰撞。或者，在超导态下，超导体内存在简并态超导电子通道或简并态负离子通道，超导电子通过简并态超导电子通道或简并态负离子通道时，不会与正离子发生任何碰撞。

这一机制几乎可以解释已知的超导现象，如:零电阻现象、交流电下电阻不为零现象、原子的凝聚态现象、临界温度、临界磁场、临界电流、迈斯纳效应、伦敦方程、第一类超导体和第二类超导体、常规超导体与非常规超导体等。

研究还发现：低温超导态和高温超导态与室温超导态的微观机制是统一的；第一类超导体和第二类超导体的微观机制是统一的；用降温的方法和用加压的方法使常态变为超导态的微观机制是统一的；超导态下（超导体）的超导电子与常态下（导体）的自由电子是统一的；先降温后加磁场和先加磁场后降温使常态达到超导态过程的微观机制是统一的。

从这一微观机制出发，解决了BCS理论疑问和困难；较好地解释了超导0电阻性的实质和石墨烯低电阻率及具有超导电性的实质；很好地解释了地球、木星和土星地磁场的来源，并解释了“木星和土星反向磁场”以及“金星几乎不存在地磁场”的科学之谜；也较好地解释了太阳磁场来源及太阳黑子的产生的科学难题。还预言“简并氢可能存在并具有超导电性”，并提出了“对金属氢施加超高压”的实验建议。

2021年，刘敦钰在《中国高新科技》杂志发表了题为《“简并氢可能存在并具有超导电性”及室温超导体的实验研究》的论文，进一步阐述了“简并相超导理论”及其超导微观物理机制。

现将刘敦钰提出的实验建议与罗切斯特大学兰加·迪亚斯团队所做的实验进行对比之后，大家可以发现大体内容基本相符：

（1）17年前刘敦钰只能从理论上建议对金属氢施加超高压，还不能给出具体的施加压力的数据，而在上述罗切斯特大学兰加·迪亚斯团队的实验施加的压力约为地心压力的70%，这的确是超高压。这一点正符合刘敦钰实验建议的第一个要素——超高压。

（2）刘敦钰提出的实验建议选用被施压的材料是金属氢，而在上述罗切斯特大学兰加·迪亚斯团队的实验选用的材料是金属般的固体氢，实验中他们给氢加入碳和硫，目的是能降低制造难度。这一点也基本符合刘敦钰实验建议的第二个要素——金属氢。

罗切斯特大学兰加·迪亚斯团队的实验发现在温度约为15℃室温状态下测出超导现象。而刘敦钰根据其提出的简并相超导理论和应用简并态超导技术合成室温超导材料的方法，推断合成正离子晶体（或合金晶体）室温超导材料成为可能。

由此可见，纽约罗切斯特大学的兰加·迪亚斯团队的实验可以直接证实了刘敦钰在17年前（2004年）提出的“简并氢可能存在并具有超导电性”的预言成立，同时也可以直接证明“简并相超导理论”符合客观性。

除此之外，刘敦钰在《“简并氢可能存在并具有超导电性”及室温超导体的实验研究》论文中，还提出了“开发室温超导材料的研究方向”和“应用简并态超导技术合成室温超导材料的方法”，内容如下：

1、关于开发室温超导材料的研究方向

（1）研究合成简并阳离子晶体的方法；

（2）研究合理配置超导材料的内部结构，使其形成具有简并态超导电子通道或负离子通道的方法。

2、关于应用简并态超导技术合成室温超导材料的方法

（1）合成单质(或单元素)简并态金属晶体室温超导材料的方法：选择某种核斥力较弱并具有超导特性的元素材料，采用新凝聚技术和简并超导技术，使之进入简并态后，通过技术手段先将表层的自由电子气与简并金属晶格分离，然后用电中性强纤维(如纳米碳纤维)将简并金属晶格包裹起来，在室温条件下，使强纤维强度大于等于金属晶格简并压力的强度，包裹并固定之后再充入与金属离子等量的自由电子。用这种方法合成的简并金属晶体可能成为室温超导材料。或者，使具有超导特性的金属晶体进入简并态后，不需将表层的自由电子气分离，而是直接用电中性强纤维(如纳米碳纤维)将简并金属晶体包裹并固定下来，并在室温条件下，永久维持这种简并态。用这种简并态超导技术合成的超导材料可能会取得室温超导材料。

（2）合成多质(或多元素)正离子晶体（如合金晶体、陶瓷晶体）室温超导材料的方法：选择具有超导特性的合金材料或陶瓷材料等，采用新凝聚技术和简并态超导技术，使之进入简并态后，用电中性强纤维(如纳米碳纤维)将正离子晶体（如合金晶体、陶瓷晶体）包裹起来，在室温条件下，使强纤维强度大于等于正离子晶体简并压力的强度，包裹并固定之后的合金材料或陶瓷材料可能会取得室温超导材料。

（3）合成具有简并负离子通道化合物室温超导材料的方法：通过对化合物材料的内部结构进行合理配位，使其具有负离子通道特性的材料。采用新凝聚技术和简并态超导技术，使之进入简并态后，用电中性强纤维(如纳米碳纤维)将具有简并负离子通道化合物材料包裹起来，在室温条件下，使强纤维强度大于等于正离子晶体简并压力的强度，包裹并固定之后的具有简并负离子通道化合物可能会取得室温超导材料。

中国在室温超导领域的理论研究，非但不落后于西方，反而在很早以前就已经领先于世界。以“简并相超导理论”为基础，如果更先进的室温超导材料得以实现，其对各行业的颠覆性十分值得期待。

比如，医院的核磁共振成像设备，在强磁场下可以实现对大脑中单个神经元级别的超高分辨率；实现无能量损耗的超导输电和储能系统；发展能量更高的高能粒子加速器；在移动通讯领域用性能更好的滤波器；促进太赫兹侦测技术发展；研发新一代的超导量子计算机；超导电磁流体推进能把电能直接转换成流体动能，以喷射推进取代传统螺旋桨推进动力的新技术船舶得以实现；人们出行能甚至可能乘坐达到 600 公里以上时速的超导磁悬浮列车……

可惜的是，虽然刘敦钰凭借着个人对科学的热爱和对科学真理的追求，在室温超导的研究领域取得了阶段性成果，但截至到目前为止，他的研究一直没有得到官方机构和主流科研机构的支持和帮助，也未得到有关企业的支持或赞助。

在当今这个时代，对于天使投资来说，除了可能获得可观的“现金回报”外，更重要的还有可能获得巨大的“社会效益”，甚至可能还会对人类作出巨大的“社会贡献”。刘敦钰提出的“应用简并态超导技术合成室温超导材料”利基项目，或许就是一项优质的天使投资。

室温超导这种利基战略科学技术，单靠一个人的力量是很难实现的。如果刘敦钰在室温超导技术领域的研究，能够得到官方机构和主流科研机构与企业的支持和帮助，“室温超导霸权”的新时代或许最先出现在中国！