光年低语第44章 萨米尔的超导储能环

--- 广寒宫基地的能源之心深藏于月面之下是一座庞大而复杂的迷宫。

这里汇聚着来自大面积太阳能电池阵的断续电能、来自小型实验性氦-3聚变堆的澎湃但尚不稳定的能量、以及各种设备运行产生的波动性负荷。

能源的供给与需求如同潮汐般起伏不定其间存在着巨大的峰谷差。

月夜长达十四天的漫长黑暗更是悬在整个基地头顶的达摩克利斯之剑仅靠化学电池组缓冲如同用茶杯去接瀑布力不从心。

能源的稳定与高效存储已成为制约广寒宫扩张、乃至“方舟之心”全功率运行的最关键瓶颈之一。

萨米尔?贾马尔的目光早已从月表的砖石和纳米薄膜投向了这片更深邃、更基础的领域——他要为月球基地打造一颗强大的、能够“呼吸”能量的“心脏”：大规模超导储能系统（SMES）。

超导储能原理上近乎完美。

利用超导线圈在极低温下电阻为零的特性将电能以直流磁场的形式几乎无损耗地储存起来需要时再快速释放。

效率极高响应速度极快功率密度大。

但在地球上其大规模应用受限于昂贵的低温维持成本和复杂的工程技术。

而在月球萨米尔看到了独特的优势：月球真空是天然的绝热屏障其永冻区的极低温环境甚至可以作为天然的冷源。

关键只在于能否解决超导材料本身、以及维持其运行的核心技术难题。

他的实验室再次变成了战场。

但这次没有月尘飞扬而是充满了液氦的冷雾和精密仪器的嗡鸣。

工作台上堆满了各种超导材料的试片大多是具有较高临界温度的第二类超导体材料但它们依然需要被冷却到零下两百多度的可怕低温。

“临界电流密度还是不够！”萨米尔对着数据板低吼像一头焦躁的困兽“线圈产生的磁场强度一旦提升超导态就被破坏了！quench （失超）！又是失超！我们储存的能量还不够点亮一盏灯的时间就会全部变成热爆发出来！那将是灾难！” 一次“失超”——超导态突然崩溃储存的巨大磁能瞬间以热能形式释放——足以熔化昂贵的超导线圈本身甚至引发更严重的事故。

这是超导储能最可怕的梦魇。

传统的低温超导体需要液氦冷却成本高昂且维持困难。

高温超导体（如钇钡铜氧材料）的临界温度相对较高（仍在零下100多度）但它们的性能是各向异性的制成线材后临界电流密度往往难以做大且质地脆硬难以弯曲制成大容量线圈。

萨米尔团队测试了无数种材料配方和加工工艺。

他们尝试用不同的基底材料尝试引入纳米尺度的缺陷作为磁通钉扎中心以提高临界电流尝试各种镀层工艺来保护脆弱的超导芯……进展缓慢得令人绝望。

转机来自一次看似无关的分析。

团队里一位材料学家在分析上次极区钻探带回的、那个卡断了钻头的奇异金属碎片（研究仍在高度保密中进行）的伴生矿物样本时注意到其中含有某种特殊的稀土元素掺杂的钛铁矿变体其晶体结构在低温下表现出异常优异的电磁各向同性。

“萨米尔博士看看这个！”年轻的研究员兴奋地拿着数据跑来“这种月壤衍生物在模拟低温环境下表现出很强的均匀抗磁性而且结构非常稳定！” 萨米尔起初不以为意月球矿物千奇百怪。

但他还是抱着死马当活马医的心态让人合成了少量类似结构的复合氧化物材料。

当第一块由这种新型“月壤基掺杂超导前驱体”烧结而成的试片被放入低温测试台时奇迹发生了。

在相对“较高”的温度（零下196摄氏度液氮温区）下它竟然保持了稳定的超导态！更令人震惊的是其临界电流密度远超同等温度下的其他高温超导材料！它对磁场的耐受能力也出类拔萃！ “这……这不可能！”萨米尔看着屏幕上几乎完美到失真的数据曲线反复揉着眼睛“液氮温区！我们可以用液氮冷却！成本和技术难度将指数级下降！” 月球上有丰富的氮气资源（来自太阳风沉积和挥发物）制备和维持液氮远比液氦容易得多！ 狂喜之后是更艰巨的挑战：如何将这种脆弱的陶瓷材料制成长度可达数公里、能够承载巨大电流的柔性线材？这需要极其精密的加工技术和特殊的金属镀层封装工艺。

萨米尔团队再次投入疯狂的攻坚。

他们改进了基地的纳米级3D打印设备尝试直接“生长”出具有微米级超导芯的复合带材。

他们试验了无数种合金镀层既要保证良好的导热和机械强度又要与超导芯有优异的热匹配性和电接触性。

失败失败再失败。

生产出的带材不是超导性能不达标就是过于脆弱一弯就断或者在热循环中开裂。

直到萨米尔再次祭出他的“法宝”——从静电防护纳米膜项目中衍生出的多层异质结构设计。

他设计了一种极其复杂的、包含超导芯、缓冲层、强化层、绝缘层、导热通道的多层复合带材结构每一层都只有微米甚至纳米厚度通过精确控制的沉积工艺叠加在一起。

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