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硬科技理念提出者米磊:超导产业中外差距不大,高温超导正遇重大机遇

时间:2023-08-09 08:24:36       来源:腾讯网

上周一整周,围绕LK-99的出现和复现间不断发展的剧本,让整个科技圈又一次找回到了GPT横空出世时的激动。因为超导能带来的想象空间甚至能比AI更性感:近乎无尽的核聚变能源,只在科幻里出现的浮空车,比现在快上万倍的量子计算——这些技术都要依靠超导作为基础。

如果LK-99真的被证明真的是室温超导体,是不是过两年我们就能在科幻时代的晨光中醒来了?但历史已经给了我们一张不一样的时间表:高温超导发现已经30年了,但现在在超导产业中使用占比仅有10%。

在LK-99风波后,腾讯科技对一直专注于前沿科技领域投资赛道,提出“硬科技”理念的中科创星创始合伙人米磊进行了访谈,聊了聊超导材料研究的进程,中国的超导产业发展现状,以及多年来米磊本人在硬科技领域的投资理念。


(相关资料图)

以下为访谈全文:

室温超导就算出来了,也要很久才能产业化落地

腾讯科技:在你看来,LK-99是超导[1] 材料的概率大吗?

米磊:实际上,超导100多年的研究一直是物理学的核心方向。我们中国科学院物理所应该也是最早开始研究的,他们其中一个核心的方向就是超导。所以已经有很多科学家在进行相关的研究,但难度非常大。现在确实大家测出来的这个是有一定的抗磁性,但是否是真正的超导体,还是有待验证的。

至于为什么复现结果有差异。主要是在材料组装和炼制的过程中,里面细微的结构是不太一样的。

腾讯科技:超导这个事本身是相对来说精尖的材料学研究,但韩国团队提出的方法非常简单,有人形容说高中实验室都能做出来。这种情况在基础科学研究领域中常见吗?

米磊:其实这种现象也不少。比如石墨烯的发现就是通过不停地撕,最后把它撕成非常薄,最终得到的。其发现者最后也因为这个突破获得了诺奖。科学研究的核心在于找到本质。只要原理正确,看上去很简单的方式也能带来核心的突破。

腾讯科技:目前室温超导其实好像是没有明确的理论基础,在这种情况下如何确认原理正确呢?

米磊:目前大家对高温超导的理论还是有些模糊。但有的时候技术会推动科学进步,并不意味着在科学理论没有突破之前,技术就不能突破。比如,在古代很多时候也是先有技术后有科学。

材料科学很多时候是基于一定的理论基础对各种元素进行组合。组合的结果可能具有什么特性,按目前的算力很难算得很清楚。所以这个时候需要大家去试错。

或许量子计算带来的算力增长会加速我们对材料学的理解突破。因为微观世界原子和电子之间的相互作用非常复杂。

腾讯科技:如果说这次室温超导突破被验证为真的话,对产业意味着什么?相对于目前产业之中最常用的超导应用形式,它能带来多大的效率提升?

米磊: 如果说室温超导真的突破了,绝对是又一次巨大的工业革命,会出现非常多的新应用。

制约超导技术应用最核心的问题就是成本。当下用的低温超导和高温超导,都要在液氢和液氮的温度下维持超导特性,消耗的能量很大。但超导的主要应用目的之一就是为了减少能源损耗。超导目前发展得没有那么快的原因,就是成本比较高。

一旦室温超导突破,核心效果是成本的大幅下降,并可能使超导技术更快走向产业化。当然产业化的实现除了温度以外,还需要很多边界条件。要看能不能找到强临界磁性、高临界电流、制造成本低、稳定性高的常温材料。这才能够达到商业应用的要求。

实际上人类已经发现上千种超导材料了,但真正走出实验室,能实现商用的也就10种左右。

腾讯科技:低温超导实现条件苛刻,环境成本高。与之相比环境成本低的高温超导从实验室发现到现在为止都已经30多年了,但它在超导应用中的占比仍然较低。这是什么原因?

米磊:从实验室走到产业化要解决很多问题。第一个是稳定性的问题,实验室发现的材料可能使用寿命很短,只能实现短期现象。但商业应用是要长时间有效,要用10年20年起步。另外还需要在各种边界条件下测试它的稳定性。

因为超导材料里各种的元素的配比微调跟稳定性息息相关,需要不断实验收敛,反复研究试错,找到真正稳定的边界条件。这些条件可能是从无数种选择中筛选出来,最终才推动形成稳定性。这个过程没有秘诀,得一点点的去啃硬骨头才能把它做好。

还有很多细节工艺的问题,工业生产设备需要有相应的工艺把材料量产出来,并逐步提高生产效率和合格率。这里面要解决的问题非常多,一点点解决下来,可能要用十几二十年。所以新材料的商业化周期就是比较长。

在可量产、可稳定的情况下还需要考虑成本问题,成本太高也不能推广。

腾讯科技:LK-99是在99年第一次合成,并认为有超导潜质。那为什么要经过20多年这么久一直都在合成同一个化合物才能证明出超导?

米磊:我简单看过中间的流程。相当于是材料发现者Lee和Kim两人的导师先做出来这个现象,但后面一直不成熟,资助也有中断。

后来这位导师临终前嘱咐学生继续去做,后来Lee和Kim确实在原有的基础上做了一些进步和突破。他们就觉得相对成熟可靠了一些,就把结果放出来。

也是因为此前超导领域争议太多,更需要严谨地求证。所以一个技术的突破实际上是非常漫长且不易的,通常会面临许多争议和挑战。

超导产业中国不落后,挑战主要在精密制造

腾讯科技:超导产业目前在国内的发展情况如何?和全球相比,中国现在处于什么阶段?

米磊:国外的产业化是早于国内的。中国超导行业发展是随着我们中国科学院在合肥建设国内最早的托克马克,以及后续参与ITER项目(国际热核聚变实验反应堆)逐渐起步的。核聚变对超导材料的需求,带动了国内的超导产业。

国内最早是做低温超导,目前做的最好的是源于西北有色院的西部超导,国内产量最高,也很有国际竞争力。

他们一开始是受到外国技术和渠道的打压,最后等技术突破把成本降下来以后,极具全球竞争力。

高温超导成熟比低温超导晚一些,现在还处在小规模量产,即将突破的一个临界点。但高温超导是一个非常重要的赛道。随着高温超导的使用,磁体强度有很大提升。在小型核聚变装置这个热点领域,通过高温超导材料,核聚变的装置可以变得很小,建造成本就可以大幅降低。

由于紧凑型聚变堆研发的推动,高温超导材料的需求量大幅增长,上海的1.2公里超导电缆示范线是目前高温超导最大的示范工程,超导带材的用量不足300公里,而单个紧凑型聚变堆带材用量就超过1万公里,高温超导产业正面临重大机遇。

因为作为基础的高温超导的技术成熟,现在海国外已经出现了20多家可控核聚变的创业公司。国内在去年也开始有相关的创业公司,我们也已经布局了。除此以外我们还投了两个生产高温超导带材、磁体的公司。

现在全球超导产业的情况是,虽然外国的先发优势强,但中外差距其实不是特别大。因为这是个新兴领域,国外并没有特别大的巨头。

腾讯科技:您刚才提到技术打压,那在中国产业研发追赶的过程中具体遇到过什么困难?

米磊:主要是材料合成都是技术秘密,外国公司对于材料的配方是严格保密的。所以这个东西只能靠你自己去摸索,你不能指望别人告诉你怎么做。所以在这个技术突破的过程中,很短时间后中国已经具备了充分的正向研发的能力了。

腾讯科技:那目前在应用层国内超导落地的应用都有哪些?

米磊:比如之前非常受关注的国产核磁共振仪,国产化后价格下降到进口设备的几分之一。

再比如在电力传输上,一些大楼的电缆传输已经用到超导线了。因为这样可以节约大量的电缆,而且可以节电,这个是已经有应用的。

另外一个就是磁悬浮列车,应用超导后高速列车未来速度可以达到600~1000公里。这个未来的市场非常大。

还有一些未来非常有潜力的落地领域,比如超导量子计算机,可控核聚变发电。这些市场都非常广阔。

腾讯科技:现在在应用层,我们实际上面临的最大卡点是什么?

米磊:目前最核心的是还是成本问题。比如说目前在制作超导电缆时,成本还是很高。所以它的应用面非常窄,现在只能用在一些摩天大楼里面。因为摩天大楼里面的电缆特别多,用超导电缆就可以仅用一根线缆解决传统电缆很多根才能解决的问题,这样话不仅节约电缆成本,还可以把空间成本省下来。在摩天大楼里面,可能空间更值钱。目前来看,只有摩天大楼这种的体量才能去抵消现在的超导成本,应用暂时还是受限制的。

腾讯科技:现在目前国内的超导产业现在主要突破的方向在哪里?

米磊:主要突破方向就是高温超导。第一个让转变温度提升到77k以上的超导材料进行量产应用。这样就可以用液氮制冷。因为液氮(77k以上高温超导用冷却机)的获取比液氦(4k低温超导用冷却机)要容易很多,冷却的成本可以大幅下降。

另一方面是让超导材料的临界磁场强度进一步增强,这样可以带来很多新的应用。

我觉得现在基于钇钡铜氧体系(1987年发现,超导临界温度90k,被指为超导领域30年来最重要的发现之一)的高温超导,如果能够大规模量产,成本逐步下降的话,应用面很广。现在主要因为处在发展初期,成本比较贵,如果能够降到现在的10%- 20%,产业应用会大幅增加。

腾讯科技:您觉得AI技术的突破是否会加速超导研究和产业的发展?

米磊:AI对于超导材料研发上是有一些应用的,可以加速材料的筛选上,推动研究更快开展。

但是现在超导的卡点更多的还是在工艺上。超导材料其实是好几种材料组合到一起,形成这种超导体。这些材料都是以很薄的薄膜方式组合,这跟半导体的制造工艺有一些类似之处。

腾讯科技:那制造超导材料和制造芯片晶元这种半导体产业的尖端技术比是更难还是更容易?

米磊:从微观的层面看,超导体的制作没有芯片晶圆制造难。因为它的尺度要稍微比晶圆的尺度要大一点,是微米级材料,就是几微米到几百微米的尺度。

但是从宏观来讲,超导材料应用需要做很长,目标是做几百上千米的带材。这么长的带材里,它所有的材料结构要特别的一致和稳定。对比晶圆,一个晶圆可以切几十万个芯片,因为每个芯片面积都很小,坏上一两个也无所谓。但是超导材料,如果在几百米的材料上有一个地方有缺陷,整条带材可能都不能用了,这是因为电流是连续的,有一个地方有导体杂质,在高电流的情况下,它可能一下就烧掉了。在低电流情况下也会丧失超导的传输效用。

康波周期已到,技术爆发在即

腾讯科技:从2019年开始,超导投资在海外经历了一波热潮。但您是从去年才开始投资这个赛道,您是怎么考虑这个入局时间的?

米磊:其实很简单。我们在2017年左右就开始布局新能源了,对新能源的整体的投资方向都有梳理,列出了最需要突破的几个方向:储能、氢能,新型电池、光电材料,以及终极能源可控核聚变等。

在5年前,我想可控核聚变可能还要过10~20年才能去投。但是我一直在关注这个事情,这几年看到国外的核聚变公司越来越多。到2022年,我发现国内确实有团队出来做超导材料创业和可控核聚变创业,这个时候我觉得时间点差不多了。

因为超导材料是核聚变的核心基建。它的突破会推动这个可控核聚变的突破。所以我们也投了超导材料的公司。

我们的判断是现在属于一个潜在的技术突破前夜。相当于四五年前投大语言模型。

腾讯科技:因为您是硬科技理念的提出者,多年来也一直坚持投资硬科技。在最近两年硬科技发展很迅猛,在这方面您的理念跟策略和之前是否有变化?

米磊:其实我们认为是硬科技逐渐深入人心了,大家逐渐理解了我们的理念:硬科技改变世界。这两年最大的变化就是大家发现科技革命真的能够推动工业革命级的产业变革,带动人类进步。比如最近一年全民都在学习了解新技术,尤其是金融圈都在学科技的新知识,一开始是GPT,后来是核聚变,现在是超导。

我觉得这个是一件好事,说明大家真的关心,认识到科技的重要性了。只有关注,大家认可它才能够获得支持,更快的发展。

放在5年前、10年前,可能大家对这些新的技术突破,更多是在我们科研圈内转一转,不会传播到大众这一层面。

腾讯科技:在您看来,今年以来大家突然非常关注科研方面的突破,是什么原因?

米磊:我觉得跟大家现在其他方向没有方向上没有刺激的东西和新闻有关。没有什么其他的经济的增长点了。以前还有这种很多新经济之类的增长,现在都比较乏力,但科技创新却在持续增长,一下对比很明显,大家就更关注这个领域了。

我个人感觉是现在没有什么其他的期望了,只能期望科技能带来一些比较大的变化跟增长点。

这其实一点都不特别。应该说每个年代经济的萧条期都一样。当年爱迪生那才厉害,每天的报纸头版头条都是他。如果没有爱迪生的新闻,这报纸就不用出版了。

腾讯科技:近期包括可控核聚变,AI,和一些其他的科学领域都有一定突破,您认为我们是否又要进入一个跃迁时代了?

米磊:经济每五六十年是一个周期,就和春夏秋冬一样。

康波周期(1926年俄国经济学家康德拉季耶夫发现的一种经济规律:发达商品经济中存在的一个为期50-60年的经济周期)大家应该都知道。自工业革命以来,每五六十年就是经济的繁荣衰退萧条复苏。但是这个周期是由科技革命的周期决定的,因为每一次大的科技革命都是五六十年。

从二战后科技爆发到现在刚好是五六十年。这就意味着过去的周期结束了,现在正处在新的科技革命的孕育期。

所以最近大家发现怎么这么多新的技术出来,ChatGPT、 AI、可控核聚变、超导各种东西层出不穷。是因为到了这个时间点了。我相信再过不到10年,应该会有很多更巨大的变化被产生出来。

硬科技投资要懂技术,还要能孤独地坚守长期主义

腾讯科技:因为您投资的大多数都是前沿科技、硬科技,他们的收益周期比较长,因此和其他的短线投资逻辑可能不太一样,这里有什么您觉得特别重要的指标或者因素?

米磊:我们判断的标准第一个是这个项目的技术价值,技术到底有多少可行性,它的突破点在哪,它的技术本身的壁垒有多高。

第二个就是它的商业价值,它的市场有多大,市场的重要性有多大,它能解决什么重大的问题,这就是它的商业价值。

第三个是团队价值,团队的能力怎么样,团队能否把技术价值和商业价值通过自己的努力实现。

腾讯科技:您觉得目前现在比较火热的这些前沿的科技赛道里,能够形成一级赛道的技术都有哪些?

米磊:可控核聚变。现在全球电量根本不够用,这个市场个应该是在几十万亿的规模。而且以后会更大,现在随着AI的出现,电量将出现更大缺口。

另外就是AI,这个市场肯定比互联网要大10倍甚至100倍。因为包括机器人、自动驾驶等,这是一个打破线上线下隔阂的产品。

除此以外还有光子芯片、量子计算、合成生物学等等。还有航空航天领域,未来人类可以去火星和月球采矿,这些赛道的想象空间都非常大。

腾讯科技:这么多年在做硬科技的投资过程中,你遇到的最大挑战是什么?

米磊:我觉得最大的挑战是,大家一开始对硬科技都不太理解。

我们早期投了很多项目,大家认为我们很疯狂,或觉得入场太早了。比如说2014年投半导体芯片,2015年开始投资商业航天领域以及2016年投资了国内第一个自动驾驶公司。当时大家觉得投半导体不挣钱,还一度对我们募资带来了困难。

虽然事实最后都证明我们判断是正确的,但这个过程中要忍受长期的孤独,不被社会大众理解,不被同行理解,甚至有时候内部也不理解。大家觉得你跟大家想的都不一样,按理说那肯定是你错了。

最后,是需要一步步地让一小部分有远见的人看到我们做的事是靠谱的,只能选择和我们有共同理念的人去合作理解。

腾讯科技:不论是OpenAI,还是韩国的这个团队,在出现突破性创新之前基本上都在业内全然不知名。您觉得作为一个投资者,如果去判断下一个一级赛道中能跑出来的黑马在哪里?

米磊:其实这个很简单。第一个要懂技术,不是看名气投资。如果看名气做投资的话,成功概率不一定高,一定要去看他做的技术路线是不是对的,团队是不是真正在做事。通过判断这些条件,只要是在对的方向上做对的事情,他成功率是很高的,这时候就敢投。

而且我觉得往往是孤勇者才能更容易成功。一旦赛道火了,进来的往往都是跟风者。往往是在大家都不看好的情况下还能够坚持去做,那他一定是为了自己的信念和为了对的事情才坚持,而不是为了周围的人和环境。

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