超导体超导原理大解密

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上一节：量子纠缠，一种被神化了的粒子常态运动

宇宙大解密系列全书：

第四章：超导体超导原理大解密第一节：超导体超导原理大解密当看到这个题目的时

候，我想大家已经猜到了，我前面提到的这种新材料就是‘超导体’。超导体的作用，不仅仅是目前科学界所认为的那样‘仅具有超导电性、抗磁性’，这种材料还具有‘超强的硬度、超强的抗拉伸性、超强的抗辐射性等等’一系列远超人类想象的超强特性，是人类由‘地球文明’走向‘星际文明’必不可少的材料。这种材料的特性被发现至今已达百年之久，却迟迟没有大的突破，为什么？因为‘对原子世界运行规则的不了解’。

那么怎样制造‘常温’超导体呢？或者说如何让超导体在常温环境下体现出超导特性呢？！接下来先让我们了解一下，超导体发展的最新动态，看看超导体研究的问题到底出在了哪里！

1.0超导体研究的最新动态目前最常见的超导体有：铌钛合金、钡镧铜氧化物、锶镧铜氧化物、钡镧铜铌氧化物、钇钡铜氧化物、贡钡钙铜氧化物、氢化镧、钾（或铯、钕）中掺入C60产生超导性。

铌钛合金、钡镧铜氧化物、锶镧铜氧化物、钡镧铜铌氧化物、钇钡铜氧化物，这几种超导体的超导转变温度除‘钇钡铜氧’，其他均在77K以下，‘钇钡铜氧’转化温度约为90K左右，超过77K的液氮温度，被称为高温超导体。为了便于分析，我们在这里将他们划分为‘第一类超导体’。

贡钡钙铜氧化物。转化温度133K。我们将他们划分为‘第二类超导体’。

氢化镧、钾（或铯、钕）中掺入C60。氢化镧，转化温度约250K，但需要在高压环境下才能体现超导性；钾（或铯、钕）中掺入C60，根据目前的报道有望实现常温环境下的超导。我们将他们划分为‘第三类超导体’

超导体类型分析：

以上提到的这些超导体基本属于‘金属类超导体’，大家知道，金属多为晶体结构，第一类超导体是典型的‘多晶体融合’的产物；第二类超导体虽然仍属多晶体融合，但是其中加入了另一种金属‘汞’以后，超导温度有了很大的提高，而汞是一种非晶体，而且是以单原子形态存在的液态金属；第三类超导体，是单分子与单晶体融合的结果，超导温度比第二种又有一较大提高。

日常生活经验告诉中我们：金属比非金属具有更强的导电性，那为什么用具有更强导电性的‘多金属融合法’生产出来的超导体，在超导性能上远不如用‘非金属与单金属融合法’生产出来的超导体呢？这主要是由‘晶体结构’自身的特性决定的，金属类晶体多呈‘立体结构’，如‘四方体、六方体、菱形体、球型体、面心立方体、体心立方体’等等。然而我们知道，金属与金属之间是很难融合的，即使在一定的环境条件下产生了融合的‘表像’，而在深层次的结构中仍然呈现出一种晶体分层现象。这正是‘第一类’超导体研究很难出现大突破且表现出‘陶瓷特性’的根本原因；第二类超导体的超导性能有了一定的发展，是因为，这里面加入了‘汞’，而汞为非晶体结构，是一种单原子状态的存在。为什么加入单原子就能提高超导体的性能呢？因为单原子的加入起到了一种‘晶体格间隙’填充的效果’；第三类超导体在‘镧’金属中加入‘氢’是一种用单分子（或单原子）填充晶体格的方法。对于钾（或铯、钕）中掺入C60，能否达到常温超导的目的，本人深表怀疑，因为这种方法仍没有脱离‘晶体填充晶体’的传统思路，对晶体格间隙的填充效果仍非常有限。所以最好的填充方法是‘单原子填充法’。为什么用单原子进行晶体格填充就让导体达到‘超导’的效果呢？

用现代科学理念来解释：导体的导电性取决于‘导体的长度、材料种类、导体的横截面积’。导体的长度越长，导电性能越弱；导体的导电系数越高，导电性能越强；导体的横

截面积越大，导电性能越强。那单原子填充法改变了导体的长度和材料性能了吗？当然不是，晶体格填充法起到的作用是‘通过对导体内部晶体格间隙进行填充，间接的实现了导体横截面积的增大，而导体面只的增大实质上是提高了导体内某一层晶体结构的密度，减小了晶体格的间隙’。 从哪一点看出，超导体产生超导特性是‘晶体格间隙缩小’的结果呢？从超导体产生抗磁且能在磁场中悬浮的特性。接下来我们再以生活中的经验来验证一下。

准备一个吹风机，风口朝上，在吹风机的出风口上放一个用‘铝制网状’薄片，先把这个网片的孔隙做大一点，然后打开吹风机，这时可以看到，这个网片不会产生悬浮；然后改变这个网片的间隙，最后当这个网片的间隙小到一定的程度时，就会在吹风机的吹浮下悬浮在吹风机的上方。这是为什么？这是因为，当网片的间隙太大时，空气分子就会穿过这个间隙，当间隙小到不容许空气分子自由穿越时，在空气分子的冲击下，这个网片就会表现出’抗空气分子’特性。通过前面的分析我们也已经清楚，磁场是一种由暗物质粒子组成的暗物质流体。所以我们就有理由相信，超导体产生抗磁性正是晶体格被填充以后原子间距已经缩小到了对‘暗物质粒子的自由穿越’造成了较大影响的程度。

原理就这么简单吗？当然不是，要真正了解超导体产生超导特性的原因，还要深入到原子结构层面。接下来通过分析‘电’在导体中的流动情况以及为什么在传输过程中会产生损耗的原因，来深层次了解一下‘电’在超导体中传输机制，同时推出一种‘常温超导体’的制造方法。

2.0常温超导体的制造方法：要想制造出性能更高的超导体，让超导体在常温环境下体现出超导性能，必须要彻底搞清楚：超导体在能量传输过程中为什么会出现损耗。 接下来让我们以‘石墨烯’为例，来详细了解一下，能量在导体中的传输过程。如图（1-22）

图1-22

上面这张图的左侧部分，是石墨烯晶体结构图，我们能清楚的看到，在这个晶体结构中碳原子并非是紧密排列，而是中间存在很大的间隙。我们前面也提到，原子就像一个个的小磁铁一样，而且存在明确的正负极和流动方向，现在我现把每个碳原子看作是一个个的‘小水泵’，充斥在周围的暗物质看作‘水’。高速流动的‘水’在沿黄色箭头流动的过程中，首先要流经中间这个水池（晶体格间隙），然后才能继续向前流动，但是，当这些水流进这个‘水池’后，不仅会沿黄色箭头的方向流出，也会沿绿色箭头流出一部分，（沿这个方向流出的‘水’以热损耗和电场的方式表现出来），这时当初进入这个水池的‘水’沿黄色箭头方向的流量就会有所减小，这样经过一个水池削弱一点，经过一个水池削弱一点，当最终到达传输地点时，就会减少很多。这就是普通导体导电性能不佳的基本原理。而目前在超导体生产中常用的‘晶体结构填充法’就是将断开的能量传输管道连接起来，避免传输过程中的消耗。如何连接呢？前面我们已经提到，最好的连接法是‘单原子填充法’。但是并非所有的晶体格都能进行填充，如果被填充的原子直径大于晶体格直径，在重新融合的过程中就会被重新生成的晶体格排挤出来；如果被填充的原子直径太小，就无法与周围的原子生成稳定的共价键，也无法达到真正的填充目的。除此以外，还要考虑两种原子有没有生成化合键的可能，以及其化合键的接口与晶体格在不在一个平面上，如果不可能生成稳定的化合键，或者，他们的化合键的接口不在一个平面上，也达不到填充的目的。所以单原子填充也并非易事。因此，单原子填充的最好办法是‘同原子填充法’。这种方法的基本原理是‘通过高温融炼，将‘单质导体’的晶体格全部拆解成一个个自由原子后，再通过对高温、高压的分时控制手段，强迫这些自由原子重新组合成一种新晶体。下面我就以石墨烯为例详细介绍一下这种常温超导体的制造方法：

‘石墨烯类晶体’常温超导体制造方法：图1-23

要达到的目的：如图（1-23）所示，用‘同原子填充’法，把因带有晶体格间隙而不具有超导性能的石墨烯（图中左侧部分），转化成‘因晶体格间隙消失’而具有常温超导性能的‘石墨烯类晶体’。

所依据的原理：1、从金刚石和石墨在地层中产生的深度可以得出一个结论：同一种原元素所生成的结构，与冷却时的周边压力有着至关重要的关系，决定着晶体结构的链接方式。只要在冷却过程中有足够的压力，碳原子完全能够以‘首尾相接’紧密排列的形式形成新的晶体结构。2、通过前面的分析，我们已经清楚，电是一种由‘横波’经导体‘纵向’加速后形成的一种‘集束性纵波’，这种纵波，是暗物质粒子高速动动与振动两种能量的结合体。纵波不同于横波，纵波在传递过程中具有明确的方向性，而晶体格间隙的存在会大大消弱这种纵波的传输能力。所以，连通晶体格间隙是减小电能传输的最佳方法。

第一步：备料

材料要选择纯净的石墨，因为整个晶体的链接是一种环环相扣的形态，其中一条共价键链接错误就有可能导致整个晶体结构错乱。

第二步：称料：

这一步的目的是为了保证在融炉中融解后的碳原子呈单层结构均匀铺开，避免出现单层填充度不足或发生双层堆积的情况；

第三步：高温熔炼

根据石墨烯和金刚石的特性来估计，熔炼所需温度要达到 4.5kK。其目的是使原有石

墨（或石墨烯）晶体完全崩解，让每个碳原子均处于自由状态；

第四步：加压

这一步的目的，是为了让每个碳原子一个挨一个的均匀地铺开，避免原子之间产生间隙。对于在这一晶体的生产过程中，到底需要多大的压强才能达到这一目的，理论压强为10Gpa。

第五步：强振动

我在前面曾提到粒子物质在处于紧密排状态时会呈现出‘交错型、矩阵型、交错+距阵型’三种排列方式，理论上这三种粒子的排列方式都有可能随机出现。强振动的目的，就是让处于‘距阵式’排列的碳原子，全部变成‘交错式’。否则这一新晶体将无法形成，即使能形成也会严重影响其物理特性。

第六步：保压降温

这是新晶体形成过程中最为重要的一步，降温时必须要确保压力不能降，否则一切都将前功尽弃。这一步要达到的目的：就是让已经紧密排列的碳原子在生成新的共价键之前不会因其他原子的排挤而产生晶体格间隙。这一压力要严格保持到熔炉的温度下降到常温时为止。

第七步：缓慢降压

这一步要达到的目的就是，避免降压速度太快导致新生成的晶体发生崩解。

至此，一个以碳原子为基本原料，且碳原子呈紧密排列的‘石墨烯类晶体’就生成了。此时生成的这一新晶体材料，除拥有‘超强导电性’这一特征外，还同时拥有‘超强抗磁性、超强硬度、超强抗拉伸性、超强抗辐射、抗重力加速度等一系列远超人类想象的物理特性。但是，有一点需要说明，这一超导体在用于‘超导电、抗辐射及重力加速度’等方面都具有不同的方向性，所以在使用前需测试其性能方向。（持续更新中，欲了解全部内容，请添加‘关注’）

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