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【市場觀察】LK-99常溫超導體引發熱潮！具永久電流、抗磁性的導體，將改變未來世界

鉅亨研報 2023-08-04 12:23

cover image of news article — 【市場觀察】LK-99常溫超導體引發熱潮！具永久電流、抗磁性的導體，將改變未來世界(圖:shutterstock)

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一、常溫超導體是什麼？

超導體指的是一種在極低溫下表現出卓越電性特性的材料。最為顯著的特性有「零電阻」和「抗磁性」兩項。這使得超導體在許多應用領域，如磁共振成像、磁浮列車、先進製程等領域擁有巨大潛力。

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提到「常溫」超導體之前，就不得不提到半導體，現今電子元件主要的材料是半導體，先前提到，半導體是透過施加電壓的方式，來控制電流導通與不導通，而半導體之所以稱之為＂半＂導體，是因為它當中有一個「能隙」，當施加電壓時，電子躍過能隙，就成為導體，而電子沒辦法躍遷時就成為非導體。不過也是因為電子需要能量來躍遷，再加上材料具有電阻特性，當今的半導體中，電流會產生能量耗損，通常以熱的形式散發，相應產生的熱能，使得散熱成為一個問題，也因此半導體元件的設計，需要考量散熱的設計。

而超導體的零電阻是個相當重要的特性。在超導狀態下，電子能夠以電流的形式無阻礙地流動，而不會損失能量。這種現象被稱為「邁斯納 Meissner 效應」，它使得超導體在低溫下可以實現長程的電流傳輸，同時具有極低的能耗。

由於超導材料在導電時沒有阻力，所以不會有熱損耗與衰減的問題，因此在通電後若不人為干涉，超導體的內部電流理論上可以實現永不衰減，就沒有輸電線路的損耗的問題，零耗損反映在微縮的電路上，就不會產生熱損耗，也可以大幅壓低發電量的需求，散熱的問題將成為過去式。

換言之，超導體就是一種能做到完全不損耗電流的導體。

此外，超導體另一個特性就是「抗磁性」在超導狀態下，超導體對外部磁場表現出完全的抗拒，即使外部磁場的強度增加，超導體內部的磁場也不會改變。這種現象被稱為「磁通量擴散」

在 LK-99 研究發表以前，現今的超導體都得在特定溫度環境下才會顯現出其特性，這也是為什麼無法實現商用的原因，而常溫超導體的研究，很大部分預示著未來有機會實現在能源、消費性電子領域。

二、、超導體將影響的產業

先前提到，超導體有「零電阻」、「抗磁性」兩大特性，零電阻所帶來的零損耗，傳輸電力就可大大減少耗損，完全的抗磁性，就能開發磁浮列車，因此若常溫超導體真的實現，將對以下產業帶來極大的革新與變遷。

1. 散熱產業：由於超導體有零電阻、無摩擦的特性，這也代表傳輸時零耗損，就不會有熱能的問題，因此散熱這詞就可能走入歷史。

2. 能源產業：目前能源最大的問題在於輸送電力過程中所產生的耗損，通常高達 20% 以上，倘若室溫超導體可以實現，就能過大幅降低電源的浪費，進而解決缺電的議題

3. 交通運輸：超導體所具備的抗磁性，就能拿來應用在磁浮列車的開發上，同時也可擴及部分汽車零組件。

4. 生技醫療

醫療上的應用是在核磁共振的設備中。