近日,韩国室温超导研究在网上引发了超高热度的讨论。资本市场陷入狂欢,热议第四次工业革命来了。室温超导技术会对通信有什么影响?
“韩国科学家团队在arXiv上提出的室温常压超导材料LK-99(改性铅磷灰石晶体结构),在世界范围内已有多个团队复现了该材料的抗磁等特性,但是尚未完全验证其为室温超导材料。”华南理工大学副研究员陈海东在接受《通信产业报》全媒体记者采访时表示,一方面,零电阻特性尚未测定出来;另一方面,超导的抗磁性只是辅助特性,部分材料也具备抗磁特性。因此,通过抗磁特性确定超导并不科学。
超导现象是指材料电阻变为零的现象,其主要特征是零电阻(或极小电阻值)和完全抗磁性(迈斯纳效应)。超导现象主要发生在低温(-269℃~-70℃)条件下。室温超导指的是在25℃的室温环境下实现超导特性,2020年10月《自然》杂志报道了美国罗切斯特大学实现了15℃温度下的超导,但是这种超导体需要在267GPa的条件下工作。因此,真正具有应用价值的“室温超导”是指“常压室温超导”。
陈海东认为,在通信领域,室温超导技术会带来颠覆性的技术革命,其主要表现为超导带来的无损耗或者低损耗特性,大大提升通信的信号质量和覆盖能力,从而降低运维成本,提升经济效益。
举例来说,通信系统为了实现抗干扰特性,一般在天线和放大器之间加入滤波器等器件,这种器件在3G和4G时代为了达到低损耗的特点,可以接受其大体积的问题。然而,5G时代,随着工作频率的进一步提升,对滤波器的尺寸提出了较高的要求,由此出现了因为损耗大而导致系统噪声大等突出问题,具有超导特性的器件,由于没有或者具有极低的损耗,有望对现有的通信系统的硬件构架产生直接影响,使其具有极大的灵活性。
其次,通信系统中由于导体以及介质损耗导致通信覆盖能力有限,特别是5G毫米波系统,同时进一步受到空间损耗的影响,传输距离大大降低,由超导材料构成的超导器件、超导传输线、超导天线等,可以大大降低系统的损耗,从而大大提升通信系统的覆盖范围和通信质量。
最后,由于超导技术带来的系统框架的革命和系统损耗的降低,直接带来了经济效益的提升,5G相控阵系统的能耗问题也将不复存在。
陈海东表示,室温超导如果能够实现,那么除了在通信领域,在电子电器集成、医疗核磁成像、超级计算(包括量子计算)、高速磁悬浮交通、新能源及储存、天文探测、地质勘探、国防建设等领域,都将产生深远影响。
“然而,室温超导的研究还在进一步进行中,现有的研究成果也有待进一步的验证确认。”陈海东指出,此外,现有基于金属氧化物结构的常压室温材料的实用性还有待于确认,其主要原因是烧结的金属氧化物就是一种陶瓷,难以对其进行折弯加工和冲压加工。