上一節：量子糾纏，一種被神化了的粒子常態運動
宇宙大解密系列全書之：
第四章：超導體超導原理大解密
第一節：超導體超導原理大解密
當看到這個題目的時候，我想大家已經猜到了，我前面提到的這種新材料就是‘超導體’。超導體的作用，不僅僅是目前科學界所認為的那樣‘僅具有超導電性、抗磁性’，這種材料還具有‘超強的硬度、超強的抗拉伸性、超強的抗輻射性等等’一系列遠超人類想象的超強特性，是人類由‘地球文明’走向‘星際文明’必不可少的航天材料。這種材料的特性被發現至今已達百年之久，卻遲遲沒有大的突破，為什麼？因為‘對原子世界運行規則的不瞭解’。
那麼怎樣製造‘常溫’超導體呢？或者說如何讓超導體在常溫環境下體現出超導特性呢？！接下來先讓我們瞭解一下，超導體研發的最新動態，看看超導體研究的問題到底出在了哪裡！
1.0超導體研究的最新動態
目前最常見的超導體有：鈮鈦合金、鋇鑭銅氧化物、鍶鑭銅氧化物、鋇鑭銅鈮氧化物、釔鋇銅氧化物、貢鋇鈣銅氧化物、氫化鑭、鉀（或銫、釹）中摻入C60產生超導性。
鈮鈦合金、鋇鑭銅氧化物、鍶鑭銅氧化物、鋇鑭銅鈮氧化物、釔鋇銅氧化物，這幾種超導體的超導轉變溫度除‘釔鋇銅氧’，其他均在77K以下，‘釔鋇銅氧’轉化溫度約為90K左右，超過77K的液氮溫度，被稱為高溫超導體。為了便於分析，我們在這裡將它們劃分為‘第一類超導體’。
貢鋇鈣銅氧化物。轉化溫度133K。我們將他們劃分為‘第二類超導體’。
氫化鑭、鉀（或銫、釹）中摻入C60。氫化鑭，轉化溫度約250K，但需要在高壓環境下才能體現超導性；鉀（或銫、釹）中摻入C60，根據目前的報道有望實現常溫環境下的超導。我們將他們劃分為‘第三類超導體’
超導體類型分析：
以上提到的這些超導體基本屬於‘金屬類超導體’，大家知道，金屬多為晶體結構，第一類超導體是典型的‘多晶體融合’的產物；第二類超導體雖然仍屬多晶體融合，但是其中加入了金屬‘汞’以後，超導溫度有了很大的提高，而汞是一種非晶體，而且是以單原子形態存在的液態金屬；第三類超導體，是單分子與單晶體融合的結果，超導溫度比第二種又有一較大提高。
眾所周知：金屬比非金屬具有更強的導電性能，那為什麼用具有更強導電性能的‘多金屬’生產出來的超導體，在超導性能上遠不如用‘非金屬與單金屬融合法’生產出來的超導體呢？這主要是由‘晶體結構’自身的特性決定的，金屬類晶體多呈‘立體結構’，如‘四方體、六方體、菱形體、球型體、面心立方體、體心立方體’等等。然而我們知道，金屬與金屬之間是很難融合的，即使在一定的環境條件下產生了融合的‘表像’，而在深層次的結構中仍然呈現出一種晶體結構的分層現象。這正是‘第一類’超導體研究很難出現大突破且表現出‘陶瓷特性’的根本原因；第二類超導體的超導性能有了一定的進展，是因為，這裡面加入了‘汞’，而汞為非晶體結構，是一種單原子形態的存在。為什麼加入單原子就能提高超導體的性能呢？因為單原子的加入起到了一種‘晶體格間隙’填充的效果’；第三類超導體在‘鑭’金屬中加入‘氫’是一種用單分子（或單原子）填充晶體格的方法。對於鉀（或銫、釹）中摻入C60，能否達到常溫超導的目的，本人深表懷疑，因為這種方法仍沒有脫離‘晶體填充晶體’的傳統思路，對晶體格間隙的填充效果仍非常有限。所以最好的填充方法是‘單原子填充法’。為什麼用單原子進行晶體格填充就讓導體達到‘超導’的效果呢？
用現代科學理念來解釋：導體的導電性取決於‘導體的長度、導體的材料種類、導體的橫截面積’。導體的長度越長，導電性能越弱；導體的導電係數越高，導電性能越強；導體的橫截面積越大，導電性能越強。那單原子填充法改變了導體的長度和材料性能了嗎？當然沒有，晶體格填充法起到的作用就是‘通過對導體內部晶體格間隙進行填充，在未增大導體體積的情況下，間接實現了導體橫截面積的增大，而導體面積的增大，實質上是提高了導體內原子的密度，減小了晶體格的間隙’。 從哪一點看出，超導體產生超導特性是‘晶體格間隙縮小’的結果呢？從超導體產生抗磁且能在磁場中懸浮的特性。接下來我們再以生活中的經驗來驗證一下。
準備一個吹風機，風口朝上，在吹風機的出風口上方放一個‘鋁製網狀’薄片，先把這個網片的孔隙做大一點，然後打開吹風機，這時可以看到，這個網片不會產生懸浮；然後改變這個網片的間隙，最後當這個網片的間隙小到一定的程度時，就會在吹風機的吹浮下懸浮在吹風機的上方。這是為什麼？這是因為，當網片的間隙太大時，空氣分子就會穿過這個間隙，當間隙小到不容許空氣分子自由穿越時，在空氣分子的衝擊下，這個網片就會表現出‘抗空氣分子’特性。通過前面的分析我們也已經清楚，磁場是一種由暗物質粒子組成的暗物質流體。所以我們就有理由相信，超導體產生抗磁性正是晶體格被填充以後原子間距已經縮小到了對‘暗物質粒子的自由穿越’造成了較大影響的程度。
原理就這麼簡單嗎？當然不是，要真正瞭解超導體產生超導特性的原因，還要深入到原子結構層面。接下來通過分析‘電’在導體中的流動情況以及在傳輸過程中會產生損耗的原因，來深層次瞭解一下‘電’在超導體中的傳輸機制，同時推出一種‘常溫超導體’的製造方法。
2.0常溫超導體的製造方法：
要想製造出性能更高的超導體，讓超導體在常溫環境下體現出超導性能，必須要徹底搞清楚：超導體在能量傳輸過程中為什麼會出現損耗。 接下來讓我們以‘石墨烯’為例，來詳細瞭解一下，能量在導體中的傳輸過程。如圖（1-22）
圖1-22
上面這張圖的左側部分，是石墨烯的晶體結構圖，我們能清楚的看到：在這個晶體結構中碳原子並非是緊密排列，而是中間存在很大的間隙。我們前面也提到，原子就像一個個的小磁鐵，而且存在明確的正負極和流動方向，現在我們把每個碳原子看作是一個個的‘小水泵’，充斥在周圍的暗物質粒子看作‘水’。高速流動的‘水’在沿黃色箭頭流動的過程中，首先要流經中間這個水池（晶體格間隙），然後才能繼續向前流動，但是，當這些水流進這個‘水池’後，不僅會沿黃色箭頭的方向流出，也會沿綠色箭頭流出一部分，（沿這個方向流出的‘水’以熱損耗或電場的方式表現出來），這時當初進入這個水池的‘水’沿黃色箭頭方向的流量就會有所減小，這樣經過一個水池削弱一點，經過一個水池削弱一點，當最終到達傳輸地點時，就會減少很多。這就是普通導體導電性能不佳的基本原理。而目前在超導體生產中常用的‘晶體結構填充法’就是將斷開的能量傳輸管道連接起來，避免傳輸過程中的消耗。如何連接呢？前面我們已經提到，最好的連接法是‘單原子填充法’。但是並非所有的晶體格都能進行填充，如果被填充的原子直徑大於晶體格直徑，在重新融合的過程中就會被新生成的晶體格排擠出來；如果被填充的原子直徑太小，就無法與周圍的原子生成穩定的共價鍵，也無法達到真正的填充目的。除此以外，還要考慮兩種原子有沒有生成共價鍵的可能，以及其共價鍵的接口與晶體格在不在一個平面上，如果不可能生成穩定的共價鍵鍵，或者，他們共價鍵鍵的接口不在一個平面上，也達不到填充的目的。所以單原子填充也並非易事。因此，單原子填充的最好辦法是‘同原子填充法’。這種方法的基本原理是‘通過高溫融煉，將‘單質導體’全部拆解成一個個自由原子後，再通過高溫、高壓的分時控制手段，強迫這些自由原子重新組合成一種新晶體。下面我就以石墨烯為例詳細介紹一下這種常溫超導體的製造方法：
‘石墨烯類晶體’常溫超導體制造方法：
圖1-23
要達到的目的：如圖（1-23）所示，用‘同原子填充’法，把因‘帶有晶體格間隙’而不具有超導性能的石墨烯（圖中左側部分），轉化成‘因晶體格間隙消失’而具有常溫超導性能的‘石墨烯類晶體’。
所依據的原理：1、從金剛石和石墨在地層中產生的深度可以得出一個結論：同一種元素所生成的晶體結構，與冷卻時的周邊壓力有著至關重要的關係，決定著晶體結構的鏈接方式。只要在冷卻過程中有足夠的壓力，碳原子完全能夠以‘首尾相接’緊密排列的形式形成新的晶體結構。2、通過前面的分析，我們已經清楚，電是一種由‘橫波’經導體‘縱向’加速後形成的一種‘集束性縱波’，這種縱波，是暗物質粒子高速流動與振動兩種能量的綜合體現。縱波不同於橫波，縱波在傳遞過程中具有明確的方向性，而晶體格間隙的存在會大大消弱這種縱波的傳輸能力。所以，連通晶體格間隙是減小電能傳輸的最佳方法。
第一步：備料
材料要選擇純淨的石墨，因為整個晶體的鏈接是一種環環相扣的形態，其中一條共價鍵鏈接錯誤就有可能導致整個晶體結構錯亂。
第二步：稱料：
這一步的目的是為了保證在融爐中融解後的碳原子呈單層結構均勻鋪開，避免出現單層填充度不足或發生雙層堆積的情況；
第三步：高溫熔鍊
根據石墨烯和金剛石的特性來估計，熔鍊所需溫度要達到 4.5kK。其目的是使原有石墨（或石墨烯）晶體結構完全崩解，讓每個碳原子均處於自由狀態；
第四步：加壓
這一步的目的，是為了讓每個碳原子一個挨一個的均勻地鋪開，避免原子之間產生間隙。同時避免碳原子的氣化。對於在這一晶體的生產過程中，到底需要多大的壓強才能達到這一目的，理論壓強為10Gpa。
第五步：強振動
我在前面曾提到粒子物質在處於緊密排狀態時會呈現出‘交錯型、矩陣型、交錯+距陣型’三種排列方式，理論上這三種粒子的排列方式都有可能隨機出現。強振動的目的，就是讓處於‘距陣式’排列的碳原子，全部變成‘交錯式’。否則這一新晶體將無法形成，即使能形成也會嚴重影響其物理特性。
第六步：保壓降溫
這是新晶體形成過程中最為重要的一步，降溫時必須要確保壓力不能降，否則一切都將前功盡棄。這一步要達到的目的：就是讓已經緊密排列的碳原子在生成新的共價鍵之前不會因其他原子的排擠而產生晶體格間隙。這一壓力要嚴格保持到熔爐的溫度下降到常溫時為止。
第七步：緩慢降壓
這一步要達到的目的就是，避免降壓速度太快導致新生成的晶體發生崩解。
至此，一個以碳原子為基本原材料，且碳原子呈緊密排列的‘石墨烯類晶體’就生成了。此時生成的這一新晶體材料，除擁有‘超強導電性’這一特徵外，還同時擁有‘超強抗磁性、超強硬度、超強抗拉伸性、超強抗輻射、抗重力加速度等一系列遠超人類想象的物理特性。但是，有一點需要說明，這一超導體在用於‘超導電、抗輻射及抗重力加速度’等方面都具有不同的方向性，所以在使用前需測試其性能方向。（持續更新中，欲瞭解全部內容，請添加‘關注’）
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