大云網(wǎng)售電觀察:石墨烯超導電性--你會是電力線損的“殺器”嗎?
大云網(wǎng)訊:最近朋友圈被刷屏的大事有:物理學家與宇宙學家史蒂芬·威廉·霍金謝世;習大大眾望所歸全票繼續(xù)當選國家主席;然而一個叫曹原的中國年輕人一天兩次登上英國《Nature》雜志,而且一次性就占據(jù)了兩個席位!小編好奇作為世界頂級科學期刊--自然《Nature》,為啥如此看重一個中國毛頭小伙的科研發(fā)現(xiàn)?這科研成果是如何發(fā)現(xiàn)?它又將對科技界及電力行業(yè)產(chǎn)生怎樣巨大影響?
眾所周知,國家電改“管住中間,放開兩頭”要管住中間,無非是因為電的屬性,它雖然可風馳電掣、秒傳萬里,卻難于大范圍長時間儲存,所以出現(xiàn)要管卻難管好、難于真實核算的尷尬局面(當前我國各省電力輸送損耗定在2.97%-9.37%之間)。但節(jié)能減排是當今世界環(huán)保主題,實現(xiàn)“零電阻狀態(tài)”(也被稱為“超導電性”)的零損耗傳輸也是科學家一直在試圖突破的難題,讓我們一起看一下影響電力輸送的線損“前世今生”。
一、電力線損是什么
線損指的是以熱能形式散發(fā)的能量損失,即為電阻、電導消耗的有功功率。線損具體講指是電網(wǎng)經(jīng)營企業(yè)在電能傳輸和營銷過程中所產(chǎn)生的電能消耗和損失,簡單說來就是電從發(fā)電廠至用戶輸送期間消耗的能量。
二、產(chǎn)生線損的原因
所有用電設備消耗的電能都由導體傳輸。導體(線)由于自身有電阻的存在,能輸送電流的同時也能起到阻礙電流通過的作用,電流為克服電阻自身就要消耗部分電能,這損失的電能就是線損。
三、低耗傳輸?shù)奶剿?/strong>
我們都知道,能量傳輸主要是通過電纜(主要由銅芯+絕緣體組成)來實現(xiàn)的,在此過程中損耗量是非常巨大的。1911年,荷蘭物理學家,海克·卡末林·昂內(nèi)斯發(fā)現(xiàn),當汞被冷卻至接近-273℃時,電子可以通行無“阻”,從而將能源損耗降到最低,這個“零電阻狀態(tài)”被稱為“超導電性”,這也是人類第一次發(fā)現(xiàn)超導體的存在,昂內(nèi)斯因此獲得了諾貝爾獎。
但悲劇的是,超導體要在接近絕對零度(-273℃)的環(huán)境下,才能顯現(xiàn)其近乎零損耗輸電的能力,而超導體的冷卻成本卻高得讓人絕望!全世界的科學家們都開始了各種試驗,去尋找這種“低成本超導材料”。諾貝爾獎獲得者Robert B. Laughlin說:“物理學家們已經(jīng)在黑暗(超導研究)中,徘徊了30年,試圖解開銅氧化物超導的秘密......”
四、超導體的新突破
然而今天,我們這位中國的少年,就成為了照亮黑暗的那盞明燈!2017年8月,曹原和他的研發(fā)團隊發(fā)現(xiàn)了石墨烯中的非規(guī)超導電性,然而研究過程起初并不順利,實驗中最困難的地方在于如何將兩層石墨烯之間的轉(zhuǎn)角精確控制在1.1°(魔角)附近。在經(jīng)歷了一次又一次失敗后,曹原不言放棄,他們夜以繼日地呆在實驗室里,克服了樣品無法承受高熱、機械部件有滯留回差等重重困難之后,震驚世界的石墨烯傳導試驗終于成功了!它們可以在零阻力的情況下傳導電子,即刻顯現(xiàn)超導特性!
五、超導體應用展望
石墨烯超導特性的這一重大發(fā)現(xiàn),是一個劃時代的科研創(chuàng)舉。大云網(wǎng)電力交易分析師認為,雖然科研成果轉(zhuǎn)為實際應用還有很長的路要走,相信它必定在電力傳輸材料的節(jié)能替代上產(chǎn)生巨大影響,必定是制造電能低耗傳輸品的主流。超導新產(chǎn)品的面世可大大降低電力運輸成本,成為電力傳輸線損的一大“殺器”,必將惠澤全球千家萬戶!
(大云網(wǎng)電力交易分析師:滄海一笑)

責任編輯:龍小蝦
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