當瓦特蒸汽機的齒輪轉(zhuǎn)動了第一圈;當喬布斯從牛皮紙袋掏出Macbook;當ChatGBT用流暢優(yōu)美的語言回答第一個問題??萍迹?jīng)、正在、也將改變未來。
【Future】是36氪科技報道團隊主理的一檔專欄,我們將圍繞科技產(chǎn)業(yè)的前沿突破,記錄那些實驗室里令人振奮的新技術(shù),是如何穿越PMF(Product Market Fit 產(chǎn)品與市場結(jié)合)的驚險周期,進而影響更廣闊的商業(yè)社會。
在這里,看見【Future】。
(資料圖片僅供參考)
作者 | 雪小頑、張一弛
編輯 | 蘇建勛
一度引發(fā)全網(wǎng)熱議的新聞“科學家宣布發(fā)現(xiàn)室溫超導”,有了最新進展。
3月15日,國內(nèi)南京大學超導物理和材料研究中心主任聞?;⑻峤涣艘黄嚓P(guān)研究論文,直接否定了科學家迪亞斯的結(jié)論。聞?;⒃诮邮堋吨袊茖W報》采訪時表示,迪亞斯的研究成果“肯定是推翻了,毋庸置疑”。這一斬釘截鐵的否定距離迪亞斯引發(fā)全球轟動,僅僅過去8天。
聞?;⒌牡讱庠醋云鋱F隊的復(fù)刻實驗。據(jù)媒體報道,聞?;F隊在實驗中發(fā)現(xiàn),迪亞斯宣稱的制備材料方案“幾乎不可行”。他們在利用全新方式合成得到镥氮氫材料之后,在特定壓力和溫度下既沒有發(fā)生超導電性,也沒有產(chǎn)生抗磁信號。
“這些發(fā)現(xiàn)足以否定迪亞斯常溫低壓下的超導結(jié)論?!甭労;⒄f。不過,考慮到更嚴謹?shù)那樾?,聞海虎對媒體表示:“這個材料在幾十萬大氣壓下是否會出現(xiàn)高溫超導,還不能下結(jié)論,我們也正在做?!?/p>
不僅是聞海虎,近期還有其他針對該問題的成果發(fā)表。盡管研究方法各異,卻共同指向了一個結(jié)論:迪亞斯的成果立不住。
姑且不論研究真?zhèn)稳绾?,這次科普事件著實讓超導行業(yè)出圈了。
在超導領(lǐng)域從業(yè)20年的上海交通大學教授洪智勇對36氪坦言:“沒想到這件事會在投資界引發(fā)這么大的反響,甚至當天晚上九點十點還有人不停地約電話會,說一定要討論和解讀。”據(jù)36氪了解,已經(jīng)有VC“沖”進了國內(nèi)做超導研究的實驗室。
此次大眾傳播的引爆點在于關(guān)鍵詞“室溫”,這意味著不費吹灰之力就能實現(xiàn)具有巨大經(jīng)濟價值的超導體,未來可以擁有無窮無盡的清潔能源,解決人類的能源焦慮和環(huán)境問題。
資本和產(chǎn)業(yè)端關(guān)注的焦點在于,整個電工領(lǐng)域是否將被超導顛覆性替代,未來是否會重塑世界電力能源格局。
“過去60年的信息革命依靠半導體材料的突破,未來60年的能源革命依靠超導材料的突破?!?/strong>中科創(chuàng)星創(chuàng)始合伙人米磊對36氪表示。
米磊談到,進入超導態(tài)的超導材料有兩個特性,一是零電阻,可以避免電能在傳輸過程中的發(fā)熱損耗,節(jié)約大量能源;二是抗磁性,這是實現(xiàn)可控核聚變的基礎(chǔ)之一,對于可控核聚變的商業(yè)化意義重大。
超導材料的下游之一正是可控核聚變,舉例來說,如果可控核聚變是造電動汽車,那么超導材料繞制而成的超導磁體相當于鋰電池。這次新聞的出圈,讓可控核聚變也迎來了“高光時刻”。
但硬幣的反面,卻是學術(shù)圈的冷眼觀望。
“我身邊的超導同行沒有過來問的,一個都沒有。大家的普遍心態(tài)都是:靜待驗證。”洪智勇說到。
從專業(yè)視角看,想實現(xiàn)室溫超導,更關(guān)鍵的問題在于另一個環(huán)境條件“1萬個大氣壓”。
人類此前已經(jīng)在接近室溫下實現(xiàn)過超導,但需要200多萬倍大氣壓。最新成果把原來需要的壓強數(shù)值降到了1萬個大氣壓,降了200倍。盡管數(shù)值上有大幅下降,但這就像一個人減肥,從10噸體重減到了一噸,盡管減肥效果很好,但依舊是嚴重超重。
也就是說,數(shù)值雖然下降了,但距離工程化實現(xiàn)還有極大難度。
那么,距離達到“標準體重”究竟還有多遠?從1萬個大氣壓降到常壓狀態(tài)的難度,堪比從高溫超導液氮溫區(qū)(臨界溫度77K,約零下196攝氏度)走向常溫,甚至更難。
在引發(fā)熱議之后,新聞的“主角”——科學家蘭加·迪亞斯(Ranga Dias)回應(yīng)媒體稱,對新材料的審查“充滿信心”。
羅切斯特大學機械工程和物理學教授:蘭加·迪亞斯。來源:The New York Times
據(jù)《每日經(jīng)濟新聞》報道,新材料已經(jīng)在羅徹斯特大學等實驗室多次重復(fù),并經(jīng)過第三方觀察和驗證,論文也已經(jīng)過同行審議,符合《自然》雜志的標準。而對于2020年的“撤稿事件”,迪亞斯稱已重新提交了當年的論文供再次審議?!啊蹲匀弧冯s志編輯當時提出的問題對實驗數(shù)據(jù)的質(zhì)量或我們得出的結(jié)論沒有影響。我們也對2020年工作和實驗的質(zhì)量充滿信心?!?/p>
關(guān)于這次結(jié)果能否通過審查驗證,不妨讓子彈多飛一會兒。在熱鬧的表面之下,關(guān)注背后的超導行業(yè)更有現(xiàn)實意義。
目前,國內(nèi)超導行業(yè)的從業(yè)者大概有一兩千人左右。這個行業(yè)及其上下游產(chǎn)業(yè)多年來一直潛藏在水面之下,冷門、小眾、高門檻。所以這一次,當行業(yè)的冰山一角以意料之外的速度和方式浮出水面,進入大眾視野,我們和歷經(jīng)過行業(yè)冷暖的科學家、投資人、創(chuàng)業(yè)者聊了聊他們對最近熱點的看法,以及自己與超導之間的故事。
以下是他們的自述:
我最初是在朋友圈里看到,有超導領(lǐng)域的學者轉(zhuǎn)發(fā)室溫超導的新聞,可能比公眾早幾個小時知道。后來朋友圈刷屏了,很快就被身邊的朋友“轟炸式”提問。
不停有投資人來問我,我有整整半天時間都在回答各種問題。后來問的人實在太多了,我索性整理成一個標準回復(fù),只要有人一問,我就直接把這200字回復(fù)發(fā)過去。他們還覺得很奇怪,說:“你是準備好的吧?”
我個人的第一反應(yīng)比較平靜,至少我們搞同樣領(lǐng)域研究的業(yè)內(nèi)人士都比較平靜。令我沒有想到的是,很短的幾個小時之內(nèi),這個消息在投資界引起了這么大的關(guān)注,甚至到晚上九十點還有人不停地約電話會議,說一定要討論和解讀這個事情。在我從事超導行業(yè)近20年的歷史上,這是第一次感受到資本界如此迅速地關(guān)注。
資本界和產(chǎn)業(yè)界的朋友集中關(guān)注兩點:一是整個電工領(lǐng)域是不是要被超導顛覆性替代了,這是不是一個即將影響全世界電力能源格局的偉大發(fā)現(xiàn);二是一旦這一研究被證明是真的,當前的高溫超導材料、低溫超導材料是不是都會被淘汰掉,沒得干了,尤其是關(guān)注超導領(lǐng)域的一些上市公司以后的發(fā)展。
但我身邊的超導同行沒有過來問的,一個都沒有,我也沒有去問他們。大家會轉(zhuǎn)帖,但對這件事情非常平淡,也知道是怎么一回事,大家的普遍心態(tài)都是:靜待驗證。如果后面經(jīng)驗證是真的,當然是一件了不起的事,是超導物理學,甚至是整個凝聚態(tài)物理方面一個非常偉大的發(fā)現(xiàn),堪比上世紀80年代末,人們從低溫超導到高溫超導的進步。
其實在學術(shù)界,實現(xiàn)超導一直有兩種技術(shù)路線:超低溫或超高壓。在過去的100年里,學術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界都更多地把精力放在利用超低溫來實現(xiàn)超導體,其實在超高壓強下也能實現(xiàn)超導體,只是從事這方面研究的人比較少,因此可能不被大眾關(guān)注。
在整個物理學界和工業(yè)界,大家普遍認為實現(xiàn)超低溫比超高壓要容易得多,尤其是在地球表面,面向長距離或者大容積的電工裝備,超低溫更容易實現(xiàn),也更能直觀聯(lián)想出未來的工業(yè)應(yīng)用場景。
相比之下,超高壓這條路線就沒有那么直觀。幾十萬、幾百萬倍的大氣壓,要用金剛石頂砧或者各種大型壓機來實現(xiàn),如果是長距離或者大型的電工裝備,它在超高壓強下的應(yīng)用模式并不清晰。
這次消息的重點在于,把原來在200多萬倍大氣壓環(huán)境下實現(xiàn)近乎室溫的超導,降到了1萬個大氣壓,降了200倍,可以把它定義為人們從超高壓強走向了比較高的壓強。而公眾關(guān)心的是,超導距離常溫常壓是不是更近了,常溫常壓意味著可以“不勞而獲”實現(xiàn)超導。實際上,從1萬個大氣壓到常壓之間的距離,堪比從高溫超導液氮溫區(qū)走向常溫的距離,同樣是有巨大難度的。
高溫超導已經(jīng)走向產(chǎn)業(yè)化,它的特性是用一根很輕薄的導線承載很高的電流,既沒有電阻,也不生熱。對應(yīng)這個特性,高溫超導下游應(yīng)用可以概括為兩類:一是所有大型的電工裝備,例如傳統(tǒng)的電纜、變壓器、電機,都有與之對應(yīng)的超導版本,用超導線替代傳統(tǒng)的銅導線和鋁導線,或者將這些裝備輕量化、小型化和節(jié)能化。
二是用超導材料可以產(chǎn)生穩(wěn)定的強磁場,如果磁場要達到幾個特斯拉乃至十幾個特斯拉的級別,其他辦法很難做到,銅線和鋁線哪怕繞再多的線圈,只能產(chǎn)生超強脈沖磁場。這就衍生出包括可控核聚變、粒子加速器、超導磁懸浮列車等應(yīng)用方向。
磁懸浮列車概念圖。來源:視覺中國
高溫超導行業(yè)真正爆發(fā)起來是2019年。這一年恰好是很多超導下游應(yīng)用完成第一個商業(yè)示范或者稍稍起量的階段。我國上海和深圳的兩條超導電纜在那時開始修建,超導感應(yīng)加熱器也在那時實現(xiàn)了小批量的量產(chǎn)。到了2020年,全球可控核聚變的民營化公司都陸續(xù)融到資,他們都計劃著用10到20年的時間徹底改變?nèi)蚰茉锤窬帧?/p>
下游市場對超導材料的需求一下子拉起來,催生投資人和投資機構(gòu)順藤摸瓜,去找到上游原材料到底是怎樣的,行業(yè)熱度就這么起來了。
中間有一個非常重要的節(jié)點是2021年,美國核聚變公司CFS(Commonwealth Fusion Systems)融到了18億美金。單筆大額融資對整個高溫超導產(chǎn)業(yè)是一針巨大的強心劑,甚至帶動了很多行業(yè)外人士的投入和關(guān)注。他們知道核聚變對于高溫超導材料用量的拉動。
2019年以后,尤其是最近一兩年,明顯感覺到一二級市場對高溫超導材料的關(guān)注度比對下游市場更高,是成倍數(shù)地增長。比如每年材料銷售翻5倍,獲得投資人的關(guān)注度可能翻50倍,由于上海超導是出貨量全球居前的第二代高溫超導材料公司,所以這種感受尤其明顯。雖然不是所有人都投,但所有人都非常想把這個事情搞明白。
二代高溫超導走向?qū)嵱没?jīng)歷了35年。坦誠地說,對于下一代實用化超導體,全球科學界還沒有達成一個共識,大家也不知道下一代材料到底是什么。但這一定也是以二三十年作為時間尺度,不是短期內(nèi)可以實現(xiàn)的。
超導領(lǐng)域此前雖也有技術(shù)突破,但從未獲得這樣大規(guī)模的關(guān)注和報道。究其原因,是“室溫”這個概念超出了學術(shù)界、產(chǎn)業(yè)界和公眾的預(yù)期,使很多超導技術(shù)的潛在應(yīng)用有望成為現(xiàn)實。
雖然這次的研究結(jié)果還有待驗證,但并不妨礙它成為一個非常好的科普事件,吸引更多人關(guān)注超導賽道。相應(yīng)的,學術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界都有可能因此而增加經(jīng)費和資金投入,賽道的熱度也會有一定提升,對整個超導行業(yè)是一件好事。
超導是能源領(lǐng)域的一項變革性技術(shù)。我認為,超導之于能源領(lǐng)域就是半導體之于信息領(lǐng)域。過去60年的信息革命依靠半導體材料的突破,未來60年的能源革命依靠超導材料的突破。進入超導態(tài)的超導材料有兩個特性,一是零電阻,可以避免電能在傳輸過程中的發(fā)熱損耗,節(jié)約大量能源;二是抗磁性,這是實現(xiàn)可控核聚變的基礎(chǔ)之一,對于可控核聚變的商業(yè)化意義重大。
我們是從投新能源開始,在關(guān)注可控核聚變的過程中慢慢關(guān)注到超導材料的。四五年前,我在關(guān)注能源變革,按照能源變革的大方向做整體思考,規(guī)劃我們應(yīng)該布局的方向,從儲能、下一代電池、電池回收,到氫能、可控核聚變。
對于整個超導的技術(shù)路線,最成熟的是低溫超導,目前已經(jīng)實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。其次是正在快速發(fā)展的高溫超導,中科創(chuàng)星從去年開始布局了這一方向,先后投資了星環(huán)聚能、翌曦科技等項目,希望能推動該領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)化和商業(yè)化。
高溫超導是一個非常有市場潛力的賽道,除了可控核聚變外,磁懸浮列車、磁懸浮發(fā)電機、核磁共振、電力傳輸?shù)刃袠I(yè)都受益于高溫超導。最近,高溫超導電纜在深圳通過了測試,已經(jīng)進入高樓大廈。
這次超出公眾預(yù)期的室溫超導方向,在短期內(nèi)還落不了地,目前一級市場的態(tài)度也以觀望討論為主,不少從業(yè)者都在抓緊學習相關(guān)知識。我們能提早布局,是因為我們深耕硬科技領(lǐng)域,對前沿技術(shù)比較敏感。當時我們也是先向?qū)<艺埥蹋@研相關(guān)資料、論文,再接觸具體項目,跟科學家、創(chuàng)業(yè)者交流,關(guān)注很久之后,才逐步去布局的。
在做投資決策時,我們會從技術(shù)、團隊、市場等方面綜合考察理解,看項目方自身是否具備能把這件事做好的積累和能力。跟創(chuàng)始人交流時,首先要把技術(shù)細節(jié)搞清楚,這是最核心的。例如技術(shù)實現(xiàn)原理是怎樣的、具體材料是怎么制作的、工藝到底可不可行、有沒有可獲得的設(shè)備、大規(guī)模量產(chǎn)的可能性、它的成品合格率等等。當團隊把這些問題論證完之后,我們再去看它的成本和經(jīng)濟性如何。如果項目團隊在這個領(lǐng)域確實積累了很多年,也有可能把事做成,我們就可以投了。
科研和科技創(chuàng)業(yè)都需要堅持長期主義,硬科技投資也是。十年前有無數(shù)人問我硬科技是什么,為何要投硬科技。到現(xiàn)在,大家都關(guān)注硬科技了?!半m千萬人吾往矣?!蔽覀円心托?,去支持中國最有夢想的一批人,讓他們把事情做成。
我所在的可控核聚變領(lǐng)域?qū)儆诔瑢Ъ夹g(shù)的下游,打個比方,如果我們是造電動汽車,超導材料繞制而成的超導磁體相當于我們行業(yè)的鋰電池。
對可控核聚變來講,這兩天算是一個高光時刻。這件事情確實很出圈,大量業(yè)界人士和投資人來找我交流超導技術(shù)突破對可控核聚變的影響,包括完全與本行業(yè)不相關(guān)的朋友。
我看到這個消息的第一反應(yīng)是更傾向于當一個懷疑主義者。據(jù)我觀察,超導行業(yè)包括上下游,大家的觀點基本上是趨同的。我覺得這不算一項技術(shù)突破,更像是開辟了一個研究超導的新思路,除了超低溫或者超高壓之外,還可以沿著這個方向繼續(xù)尋找新材料。
迪亞斯實驗室成員在顯微鏡下對金剛石壓砧內(nèi)的金剛石進行調(diào)整。來源:The New York Times
從200多萬個大氣壓降低到1萬個大氣壓,可以理解為一個人減肥,從10噸體重減到了一噸,盡管減肥效果很好,但還是一個大胖子。數(shù)值雖然下降了,但工程上還是有極大的難度。即使這次發(fā)布的成果被驗證是真實的,投入到下游應(yīng)用層面也還有很長一段路要走。
位于超導技術(shù)下游的可控核聚變,可以被通俗比喻為“人造太陽”,通過原子的聚變反應(yīng)產(chǎn)生一個類似太陽的效果,從中獲取能源。目前,可控核聚變使用的是高溫超導材料,釔鋇銅氧體系。
以前,可控核聚變的大部分裝置只能使用低溫超導,這個材料的電流密度比較低,需要大型裝置才能進行測試,資金投入巨大,一般的商業(yè)機構(gòu)難以承受。從2016年左右開始,高溫超導材料逐漸成熟,并從實驗室走向工業(yè)化。釔鋇銅氧體系最大的特點就是電流密度高,讓下游的可控核聚變可以用相對小型的裝置去測試整套方案,投資降到數(shù)十億規(guī)模,每一代裝置的生產(chǎn)建設(shè)周期只需要兩三年,具備商業(yè)化的可能。
超導技術(shù)的突破,特別是高溫超導材料,讓可控核聚變行業(yè)可以做出體積和性能都可控的“鋰電池”,裝進車里就能跑起來了。
超導和可控核聚變行業(yè)的認知門檻高,周期長,創(chuàng)業(yè)者和投資機構(gòu)都需要耐心。記得有一次我們與投資人見面,聊了8個多小時,中間沒吃飯,他在實驗室把全部技術(shù)細節(jié)都看了一遍。
對創(chuàng)業(yè)團隊來說,關(guān)鍵是團隊的綜合工程能力和技術(shù)能力,也就是團隊是否具備實現(xiàn)方案和目標,真正把東西做出來的能力,是否有完整的產(chǎn)品流程和研發(fā)方案。
從應(yīng)用場景來看,超導技術(shù)可以降低人類的能源焦慮,最直接的體現(xiàn)就是在能源輸送過程中,例如西電東輸,基本沒有能耗損失。對普通人的日常生活來說,在磁懸浮列車和核磁共振上能更直觀深刻地感受超導技術(shù)進步帶來的變化。
我在2014年加入上海超導,很快成為了市場與銷售團隊的負責人,后來辭職創(chuàng)業(yè)也一直在探索超導下游行業(yè)最可能大規(guī)模商業(yè)化的路徑。
3月9日早上剛打開手機,我發(fā)現(xiàn)在全國最大的超導學術(shù)研討群里,大家都在討論室溫超導這件事。我當時第一反應(yīng)感覺這次事件可能會火,倘若驗證結(jié)果可重復(fù),是一個不小的學術(shù)突破。
但事情后來的傳播范圍還是讓我大吃一驚,沒想到能這么火。風投、券商、媒體都來問,聽說有的VC已經(jīng)沖進了國內(nèi)幾個做超導研究的實驗室。
這些年來,國內(nèi)超導行業(yè)的從業(yè)者從幾十、幾百人發(fā)展到現(xiàn)在大概一兩千號人左右。關(guān)于這個結(jié)果,學術(shù)群里自然也有熱議,但整體態(tài)度還是比較理性:首先,這個結(jié)果能否重復(fù),大家還打個問號。就算可重復(fù),這個材料體系離商業(yè)化還有很長路要走,并且需要高壓也是應(yīng)用上的一個很大的限制。
大家認為這次事件的更大意義在于吸引了資方、政府、公眾等社會面的關(guān)注,有助于加速超導行業(yè)產(chǎn)業(yè)化進程。
十年前,中國高溫超導行業(yè)在產(chǎn)業(yè)端的應(yīng)用才剛開始。之前超導行業(yè)產(chǎn)業(yè)化速度受限,僅在磁共振成像設(shè)備(MRI)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了超導材料的規(guī)?;瘧?yīng)用,在超導電纜、核聚變領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了初步應(yīng)用。原因一方面在于材料的成本還相對較高,另一方面在于各個超導的應(yīng)用產(chǎn)品比如超導風力發(fā)電、磁懸浮列車前些年都還在開發(fā)階段,眾多場景剛剛成熟。另外,也有一個教育市場的過程,讓市場看到這個領(lǐng)域已經(jīng)和正在發(fā)生的眾多突破。
我在2014年拿到牛津大學物理學博士offer之后兩周,機緣巧合下,認識了上海超導的管理層,在參觀完上海超導后,我受邀成為公司市場與銷售團隊的第一人。我之前一直做理論研究,沒有任何市場經(jīng)驗,而我又有一個創(chuàng)業(yè)夢,認為如果將來自己創(chuàng)業(yè)的話,光靠技術(shù)和理論很難做成,加入上海超導負責市場與銷售,或許是更好的起點。經(jīng)過審慎考慮后,我選擇放棄繼續(xù)求學,回國加入上海超導共同創(chuàng)業(yè),與產(chǎn)業(yè)端多建立聯(lián)系,了解產(chǎn)業(yè)端現(xiàn)狀的同時,也積累在這個領(lǐng)域從商的經(jīng)驗。
當我真正去“打市場”的時候,我才切身意識到讓市場接受國產(chǎn)帶材并不容易。此前,國內(nèi)高溫超導帶材被海外兩家企業(yè)“卡脖子”,不僅價格昂貴,而且國內(nèi)企業(yè)不得不接受較為苛刻的商務(wù)條款——先款后貨。由于當時國內(nèi)市場對國外帶材已經(jīng)形成了依賴,我們在招標過程中并不占優(yōu)勢,經(jīng)過一番波折,才終于拿下了一個大單,而這一單就占據(jù)了當年超導市場份額的近六分之一。
攻下第一單后,我們就此打開了市場,2015年拿下了國內(nèi)市面上的所有單子,2016年開始進軍海外市場。這個過程中,我們承受了一些國際上的冷眼,當時有許多學術(shù)大牛認為我們根本不具備量產(chǎn)高溫超導帶材的能力。
在2016年的一個國際超導展會上,我向一位海外權(quán)威教授介紹我們的產(chǎn)品,他幾乎不搭理我們,不相信中國企業(yè)能提供第二代高溫超導帶材。我和團隊只能一位一位地給他們送樣品,讓他們回去測參數(shù),再來和他們進一步溝通,才慢慢改變他們的認知。
當時國產(chǎn)高溫超導行業(yè)的精力主要在材料和應(yīng)用研究上,下游產(chǎn)業(yè)應(yīng)用的突破有限,這也是我在2017年選擇自主創(chuàng)業(yè)推動超導與磁懸浮加速商業(yè)化的原因之一。我的創(chuàng)業(yè)初衷是打造類似馬斯克Hyperloop的磁懸浮高速城市交通系統(tǒng),但彼時國內(nèi)在這一領(lǐng)域的市場契合度不夠,大部分人對磁懸浮并沒有深入了解,認知僅僅停留在這是一項很酷的技術(shù)。隨著超導行業(yè)逐漸火起來,我在多年探索中也找到了應(yīng)用發(fā)展的新方向,之后可能也會進行超導技術(shù)與商用化端的新嘗試。
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