“中国温度”惠及世界（2024年终系列报道·科技篇④）(2)

　　今年7月和10月，国际学术期刊《自然》接连发表了两篇关于超导的重要论文，前者由3个中国团队合作完成，证实了镍氧化物中具有压力诱导的体超导电性，为人们理解高温超导机理提供了新的视角；后者由多个中外研究团队合作完成，发现在一种双镍氧层钙钛矿材料中，实现了块体高温超导电性，并揭示了镍基高温超导体的结构起源，这一成果对于镍基高温超导材料的进一步优化设计与合成具有重要指导作用，有望推动镍基高温超导体的研究进程。

　　在镍基超导研究方面，中国科学家之前就已经作出了开创性贡献。2023年7月，《自然》刊发了中国中山大学的王猛教授团队主导的一项研究成果：首次发现液氮温区镍氧化物超导体。这是中国科学家在全球率先发现的全新高温超导体系，是人类目前发现的第二种液氮温区非常规超导材料，是基础研究领域“从0到1”的突破，对推动破解高温超导机理，对设计和预测高温超导材料提供了更多可能性。

　　经过不懈努力，中国科学家在镍基超导体研究中率先获得重要进展，不仅发现了多个镍基超导体系，而且详细研究了材料的宏观和微观物性，提出了多个可能的理论模型，促进了对该领域的研究，以镍基超导体壮大了高温超导材料“家族”。

　　制备耐高温难熔合金材料

　　7月3日，中国科学院空间应用工程与技术中心发布消息，中国西北大学一个研究团队通过中国空间站开展的高性能难熔合金研究获得重大突破，成功获取难熔合金熔体的关键热物理性质，在空间凝固制备方面取得多项科学新发现。相关成果已发表于《先进材料》等国际学术期刊。

　　该研究团队此次研究的合金材料包括铌合金。铌是种难熔金属，熔点超2400℃，是目前人类已知最耐高温的材料之一；该金材料具塑性好、加工和焊接性能优良等特点。

　　在地面环境中，铌合金等难熔合金研究长期受重力、容器等条件制约，难熔合金液态性质的精确测定与快速凝固合成制备存在极大困难。而中国空间站提供了理想的微重力环境，实验柜利用静电场所提供的电场力，可使材料样品在真空环境中保持稳定悬浮状态，避免与容器壁接触的影响，进行金属、非金属等无容器深过冷凝固和热物理性研究。

　　中国科学家在铌合金等难熔合金研究方面的突破再次证明，中国空间站作为国家太空实验室具有极高的科研价值，为科研人员提供了独特的微重力、高真空、超洁净的环境，完成一些在地球上无法实现的科学实验和技术试验，制备新型材料、培养新型蛋白质、观察新型物理现象、探索新型化学反应，将推动空间制造、空间资源开发等高科技产业发展。

　　研发出抗超低温电池

　　动力电池技术推动了汽车行业的低碳化和智能化发展，然而在低温环境下，电池容量和续航里程明显下降，同时放电效率也会变慢，给驾乘者造成“里程焦虑”，也影响汽车运行性能，因此科学家一直在研制抗低温甚至抗超低温的电池。

　　2024年初，中国科学院大连化物所的陈忠伟团队成功研制出了一款抗超低温特种锂离子电池，能在-60℃的超低温环境下稳定运行，能量密度达到每千克260瓦时。在-60℃、0.5C（电池以其额定容量0.5倍的电流进行放电）运行条件下，放电容量可达80%以上；-40℃、0.5C运行条件下，放电容量可达95%，循环寿命超过500次，性能达到国际领先水平。该电池采用新一代复合电解液、多层复合电极结构及新型半固态电解质，极大地提升了低温条件下的离子电导率和界面性能，同时采用多层复合电极结构结合新型半固态电解质及改性活性材料，增加了电极和电极表面结构的稳定性和导电性，从而有效地提升了电池在低温下的性能。