硅化镍

仪器信息网讯 由中国五矿化工进出口商会(CCCMC)、中国特钢企业协会和我的钢铁网联合主办的“2012年镍铬锰硅国际市场研讨会暨钨钼钒钛2012年会”于2012年8月8日-10日在天津滨海假日酒店隆重召开。300余名来自钢铁企业以及铁合金企业的代表参加了此次会议。 会议现场 中国特钢企业协会秘书长王怀世先生主持会议 我的钢铁网常务副总裁宋天翔先生致辞 　　大会报告 国家信息中心首席经济师兼经济预测部主任 范剑平先生 当前宏观经济形势和宏观调控政策取向 　　范剑平先生在报告中分析了当前的宏观经济形势，上半年我国经济缓中趋稳，自2009年金融危机以来，我国4月份经济气温再次探底。主要原因有进出口下滑影响经济增长 基建投资低增长拖累装备制造业 房地产拖累相关产业去库存化 工业生产明显放缓 外商直接投资已是连续6个月呈现负增长。 中国五矿化工进出口商会金属和矿产商品部主任 刘志阳先生 保障资源稳定供应 突破供需紧平衡瓶颈 　　刘志阳先生介绍说2011年至2012年上半年中国锰、铬、镍矿进口量价齐跌、港存量居高不下、中国锰铬镍矿进口量站全球进口总量比较稳定。中国锰铬镍矿进口放缓的原因：全球经济整体疲软，中国经济难以独善其身 中国钢材市场持续低位运行 矿石替代品进口增加 国外资源富集过出台限制原矿出口政策等。 中国特钢企业协会顾问 胡名洋先生 铁合金、特殊钢、先进装备制造业产业链分析 　　胡名洋先生介绍说“十二五”期间是特殊钢与先进装备制造业发展战略机遇期，二者是一对高度关联的战略新兴产业链，必将牵动铁合金行业技术与产品质量提升。铁合金是保证特殊钢、合金钢性能的关键因素，但我国铁合金的数量和质量保障力不足。要高度关注高品质特殊钢与铁合金市场的对接，重视特殊钢在先进装备制造业中的应用。 天津太钢天管不锈钢有限公司高级工程师、 市场商情和质量异议主管 梁伟刚先生 镍铁行业的风险识别及镍铁对不锈钢行业的贡献 　　梁伟刚先生介绍了镍铁行业风险识别、镍铁行业风险表现、不锈钢需求分析、不锈钢市场现状、镍铁对不锈钢行业的贡献、我国主要在建新建镍铁项目。梁伟刚先生指出目前中国及全球的镍产量呈总体增加的趋势。 我的钢铁网副总裁首席分析师 贾良群先生 中国钢铁市场基本分析 　　贾良群先生在报告中介绍说目前钢铁企业利润明显下降，大中型钢铁企业一季度亏损10.34亿元，钢铁的表观消费量增长速度也出现了较明显的下降。从长期看，国情决定了钢市场发展的空间仍然存在 从中期看，客观决定了钢市场必须经历艰难的磨练 短期看，稳增长政策在市场上已有了一定的反映 眼下看，钢材市场将处于阶段性振荡探底当中。 湘西自治州德邦化工有限公司董事长 陈德根先生 电解锰市场回顾与展望 　　陈德根先生回顾了我国电解锰行业在过去的50年中，从零起步发展到2006年电解锰独霸世界的愿望就在眼前，再到当前产能过剩、盲目竞争、事故频繁，企业发展步履维艰的境地。对于目前的不利局面，陈德根先生提出了企业应提高技术、注重环保，建议国家调整出口关税的思想。 浙江华光冶炼集团有限公司董事长 刘光火先生 中国镍铁市场项目分析报告书 　　刘光火先生在报告中介绍了镍铁市场对镍矿的需求情况、镍铁冶炼过程中经常遇到的问题、冶炼成本的控制及工艺改进、冶炼镍铁工艺的发展趋势、镍铁被其他产品替代的可能性分析、印尼镍矿政策对国内外镍铁市场的影响等。 　　此外，会议还特别邀请了国际锰协会(IMnI)分析师 Mark Camaj先生 、塔瑞萨 CEO 屠昆先生、鄂尔多斯冶金有限责任公司 赵学东先生、江西稀有稀土金属钨业集团有限公司 副总经济师祝修盛先生、金堆城钼业股份有限公司内贸部经理 李永辉先生 、湖北晶洋实业有限公司 副总 黄启会先生 、江苏仪征市铁丰铁合金制造有限公司董事长徐礼言先生为与会代表带来了有关钢铁及铁合金市场分析的精彩报告。

不久前，美国罗切斯特大学物理学家Ranga Dias宣称发现了室温条件下的超导新材料。此消息一度引发全球“震动”。毕竟，室温常压超导材料一直被众多物理学家视为“终极目标”，需历经一次又一次的验证和时间的考验。尽管实现“终极目标”举步维艰，但仍让众多物理学家为之着迷，电子科技大学物理学院教授、凝聚态物理研究所所长乔梁就是其中一名。近日，他和团队也在超导新材料研究领域取得突破，为镍基超导领域的发展提供了新思路。研究成果在线发表于《自然》。氢元素，被乔梁称为是一只“看不见的手”，它悄悄改变了制备出的材料的物理性能，是影响镍基超导电性关键而又隐秘的元素。此次研究中，乔梁和团队首次在实验中观察到了奇异电子态，即巡游的间隙位s轨道（IIS）。在别人忽视的角落，他们牵到了那只“看不见的手”。从镍入手1986年初，两名欧洲科学家发现以铜为关键超导元素的铜氧化物超导体，为寻找室温常压超导带来了希望。为何这种材料具有较高的超导临界温度？这一问题30多年来仍没有得到完美解答。“科学家一直在思考，能否从类铜材料入手，借助铜基的调控思路实现新的超导材料，再借此反过来研究铜基超导？这或许会加深我们对高温超导的理解。”乔梁说，元素周期表中与铜元素相邻，在结构和性质上与铜有很多相似之处的镍元素，成为物理学家心中理想的突破口。2019年8月，美国斯坦福大学教授Hwang课题组率先在基于无限层结构的镍氧化物外延薄膜中发现了超导电性。乔梁称该研究具有划时代的意义。但后续镍基超导的研究却遇到一系列困惑：为什么无限层镍基材料可以成为超导？为什么全世界只有少数几个团队可以做出镍基超导样品？“物理规律是客观存在的。当不同科学家的课题组制备的材料样品频繁出现‘性能不能重现’问题时，第一直觉就是材料内部可能存在不为人知的‘隐变量’，从而悄悄改变了材料的物理性能。”在研究成果发布时，乔梁附上了这段话。抱着试一试的心态，乔梁于2019年9月与学生一起开启了镍基超导的研究之旅。摸清“黑匣子”里氢的作用2021年4月，乔梁团队在制备的镍基超导外延薄膜中成功获得了0电阻的超导电性。当年7月，乔梁带着团队继续从事超导样品里氢的调控实验。“当时并不知道氢的作用，只是学生碰巧做了。”乔梁回忆那时有一点“鬼使神差”，但也并不是毫无缘由——在无限层结构镍基氧化外延单晶薄膜的制备过程中，他们利用氢化钙进行了还原。“我们通过调控还原条件发现，如果温度不变，逐步增加还原时间，结果就会发生‘弱绝缘→超导→弱绝缘’的变化。”表面上看，是不同制备工艺导致，但乔梁总觉得这是一个新的角度。“往深一步想，为什么调控时间会引起这样的差别？”乔梁注意到，以往没有任何课题组深究过氢化钙这种还原剂。“是不是氢元素在起作用？”但这是一个“黑匣子”。氢原子具有最小的原子半径和原子质量，与常规探测媒介相互作用弱、散射截面小，导致其很难被探测到。随即，乔梁寻求澳大利亚合作者Sean Li的帮助，利用极高元素敏感性的飞行时间二次离子质谱发现镍基超导外延薄膜中存在大量的氢元素，而且氢元素自始至终存在于薄膜晶格外延生长和拓扑化学还原的过程中，并进一步确定了氢元素在材料内部的原子占据位置。2021年11月，乔梁团队确定了调控还原时间的本质就是调控氢元素。时间延长，氢元素就多，反之亦然。在极低温强磁场输运性质研究中，乔梁发现，在锶含量不变的情况下，通过调控氢元素的含量，可以实现“弱绝缘→超导→弱绝缘”的连续相变，说明氢元素的确对超导电性的出现起到关键作用。但乔梁又提出了一个问题：为什么调控氢元素会对超导电性产生影响？氢元素到底产生了怎样的作用？纺锤形“小包”的发现在此之前，乔梁团队与英国钻石光源的周克瑾合作，通过基于同步辐射的共振X射线非弹性散射（RIXS）技术和电子结构计算，研究了镍基超导体费米面附近的电子结构。乔梁在超导样品的RIXS图中，观察到一个纺锤形的“小包”。他对比了其他几项类似研究，都没出现过这种电子轨道。乔梁起初怀疑是测定有失误，但不知如何解释。之后，团队又发现了氢的存在，才开始考虑是否可以找到氢存在的电子态证据。此时，乔梁又想起了那个悬而未决的“小包”之谜。乔梁再次仔细查阅和自己做了类似RIXS实验的其他已发表的文章，发现有的实验中其实隐约出现过类似的“小包”，只不过被研究人员忽略了。乔梁设想，假定“小包”就是理论预言的IIS轨道，从这个思路对实验结果进行反推看能否成立，说不定有助于解释氢元素与IIS轨道的关系，及其对超导的影响。“根据对铜基材料研究的经验，对超导起着决定性作用的是金属元素的3d轨道。”乔梁解释说，在镍基超导体中，其费米面附近的电子结构中，IIS、Ni3d、Nd5d等轨道之间存在较强的相互作用。因此，IIS轨道的强烈吸引导致费米面附近Ni3d轨道的有效占据减少，丧失了超导能力。“氢元素的加入，填满了轨道空隙，如一只无形的手，导致IIS轨道没法‘拖拽’Ni3d轨道，产生了类似于铜基超导的费米面电子结构，进而促进超导态的出现。”乔梁和理论合作者黄兵讨论后认为，如果氢元素超过一定数量，反而会进一步改变Ni3d轨道极化情况，也不利于实现超导。2022年3月，合作团队最终刻画出“轨道污染”和“轨道纯化”竞争的示意图，并于4月完成了文章初稿，交稿后，审稿人评价其“极具创新性”。回顾整个过程，乔梁认为，此次研究改变了科学家对镍基超导材料的基本认知，并提供了一个更为准确和合理的物理模型。研究结果可以解释为何仅有少数课题能成功制备零电阻镍基超导样品，因为多数研究忽视了氢元素对超导的影响，没有控制这个关键因素。“但提高对氢元素控制的精确度和可重复性还是比较难。我们的研究只是抛砖引玉，提供了一个方向。”乔梁说。 镍基超导中氢元素作用示意图

中山大学13日向媒体介绍，《自然》杂志(Nature)7月12日刊登该校王猛教授团队与其他单位合作的成果：首次发现液氮温区镍氧化物超导体。　　据介绍，超导材料具有绝对零电阻、完全抗磁性和宏观量子隧穿效应的特殊性质，因此具有重要的科学和应用价值，在该领域已产生了5个诺贝尔奖。1986年，科学家首次发现铜氧化物超导材料，随后多国科学家将其超导温度提升到了液氮温区，即超过77K(开尔文)。液氮的廉价和易得，推动了铜氧化物高温超导材料的规模化应用。然而，高温超导的机理至今未知，成为近40年来物理学中最重要的科学问题之一。　　王猛教授团队耗时三年半，依托中山大学物理学院公共科研平台，通过不断努力成功生长了镍氧化物La3Ni2O7单晶，随后在中山大学高压实验研究平台以及华南理工大学、中国科学院物理研究所、北京同步辐射装置开展实验研究，很快在实验上确定了此单晶材料能够在压力下实现超导，转变温度达到液氮温区，高达80K。据悉，这是继铜氧化物高温超导体后，另一个完全不同体系的高温超导体。　　“本次发现高温超导的镍氧化物，镍的价态为+2.5价，远离人们此前认为容易出现超导电性的正1价，超出此前理论预期。其电子结构、磁性与铜氧化物完全不同，通过比较研究，有可能推动科学家破解高温超导机理。”王猛表示，“根据机理，有望与计算机、AI技术等学科交叉后，设计、合成新的更多的更容易应用的高温超导材料，实现更加广泛的应用。”　　据悉，这是由中国科学家首次率先独立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”的重要突破，将有望推动破解高温超导机理，使设计和预测高温超导材料成为可能，在信息技术、工业加工技术、超导电力、生物医学和交通运输等领域，实现更广泛的应用。