超固体,是具备超流体特性的固体。在一定温度与压力条件下,物质的原子被压碎,外围电子被挤出,原子核之间紧密排列,原子之间的空隙消失。此时物质中的原子规则排列,维持固体的晶格结构,并可以像液体一样流动,拥有超流体的无摩擦特性。超固体集超流体、固体特性于一体,且密度极大,乒乓球大小的超固体质量可能大于千吨。
超固体是在超流体的基础上研究发现。超流体,是指在超低温条件下,内部完全没有黏度,无摩擦力可以永久流动的液体。超流体是在低温下产生的具有特异性质的液体,是液体中的另类,由此可以推出,在低温条件下,固体也应存在另类,即内部无粘滞力、无摩擦力、结构似固体但可以流动的超固体。
物质的常见存在形态有四种,分别是固态、液态、气态、等离子态,超固体也称为超固态、超密态,是物质的第五态。早在1957年,超固体概念被提出,直到2016年11月,美国麻省理工学院(MIT)团队、瑞士苏黎世联邦理工学院(ETH)团队,利用“玻色爱因斯坦凝聚体”气体,采用不同实验手段分别实现了超固体,证实了超固体的存在。
根据新思界产业研究中心发布的
《2022-2026年超固体行业深度市场调研及投资策略建议报告》显示,超固体是新物质形态,既有固体结构,又可以流动,开发应用价值大,其潜在应用包括超导磁体、超导传感器等领域。因此全球超固体相关研究机构不断增多,例如美国宾夕法尼亚州立大学、美国麻省理工学院、瑞士苏黎世联邦理工学院、奥地利因斯布鲁克大学等。其中,麻省理工学院团队是利用激光操纵处于玻色爱因斯坦凝聚态的气态超流体来实现超固体制备。
超固体只能存在于极低温、超高真空条件下,应用场景极其有限,目前难以实现商业化,但其研究有利于促进超导技术进步,推动科技发展,具有极高研究价值。超固体是现阶段最具发展潜力的新材料之一,虽然目前无法实现产业化,但未来随着技术进步,其开发应用价值或将逐步显现。
新思界
行业分析人士表示,我国高技术产业发展迅速,国内市场对高性能新材料的需求不断增长,推动我国新材料技术研究力度不断加大、生产步伐不断加快。目前,超固体难以实现产业化发展,但其技术研究有利于推动超导等其他材料研究实力进步,我国政府对新材料研发极为重视,科研院所对超流体研究不断深入,未来超固体相关研究也将不断增多。