特稿

能源革命

       我们人类发展到今天并继续走下去，5年、10年、15年、20年以后，根本的问题其实就是能源的问题。如果没有能源，所有的现代技术会全部消失，人类又回到原始时代伐木取火，所以，能源是非常重要的事情。

       能源分两类，一类是地球经过50亿年的进化给我们留下的自然资源，另一类就是人造能源。我们发展到今天，经过了三次工业革命，每次工业革命的推动都是在考验人类如何去利用这些能源。第一次工业革命是机械化。蒸汽机的发明使自然界能源转换成机械能源，将我们现有的煤炭、气、木头变成机械能，让我们有了很好的交通工具和机器。第二次是电力革命。有了电以后，人类将自然界的能源变成电能，使我们人类得以在不同的角落使用各种各样的电器或者工具。第三次是信息革命，现在我们正处在信息革命蓬勃发展的时代。那么下一代能引起工业革命的技术将很可能是和超导有关系的能源技术。如果室温超导实现了，我们生活的每一个角落都将出现革命性的变化，所以我认为，能改变人类文明的技术革命，很可能还是能源，而导致这次革命的材料将很可能是高温超导材料。

能源商机

       中国的能源问题非常严重。在我国一次性能源消费总量中，煤炭占60%多，以前高达70%多，但实际上中国的自然资源是非常缺乏的。而且，在中国整个能源体系当中，非化石能源——太阳能发电、三峡水电站、核能，消耗量加起来还不到10%。因此，国家制定了长期发展计划，希望到2030年把煤炭能源消耗降至50%多，也就是要把非化石能源的消耗量提高到20%，那将是一个巨大的增加。这个计划为许多企业提供了商机和机遇。

       如何抓住这个商机？最重要的显然是核心技术的把握，比如太阳能技术。太阳内部是12万℃，表层是6000多℃，通过核剧变产生能量，照到地球，这就是太阳能。太阳能将有可能成为我们克服目前有限资源的一个非常重要的能源，这对企业家来说就是商机。

       太阳能电池中有一类是硅太阳能电池，而硅太阳能电池也正是我国目前大规模利用太阳能的主要手段。硅半导体能隙对应的波长1127纳米，而太阳照到地面的光谱中最强的部分，也就是我们的可见光的波长在400纳米到800纳米之间，所以硅太阳能电池对太阳能的利用效率其实非常低。如果物理科学研究者能在可见光阶段发现一种高效半导体太阳能材料，而且价钱和硅一样便宜，它将带来无穷的商机，并且是可持续发展的商机。

       目前硅的效率在实验室是28%，如果有能力做到30%，就可以打败所有太阳能企业。从产业角度来说，未来企业家如果能和基础研究人员、物理学家、材料学家结合在一起，精心部署，我认为这将是一个重大的产业机会。如果未来某天“硅”的利用效率能达到50%，不但为企业家带来一笔可观的收入，还给人类可持续发展解决了一个重大问题。企业家们是否应该现在就开始部署，而不是守株待兔？

材料时代

       我再讲讲材料的重要性。燃气轮机和涡轮发动机，我们的锅炉、发电厂都需要这两种机器。这两种机器的核心要素在哪里？燃气轮机透平入口处的温度决定了汽轮机、发动机的效率以及发电能力。E级是1000-1200℃，我们国家正在成熟的F级温度是1200-1400℃，而美国的是J级，已经达到1600℃。我们根本无法与之抗衡。而涡轮发动机的材料，其关键技术是叶片耐温度，如果可以稳定在1600℃左右，将是一个巨大的进步。如果能把这个材料做出来，那我们所有的锅炉、燃气轮机、船舶都将发生革命性的变化。战斗机就更重要了，如美国的F35等第四代战机，其中的涡轮发动机叶片耐温很高，可以保证打一场仗10到20个小时的高效运转，表明材料是非常重要的。所以说，材料某种程度上制约着未来的发展。人类文明和产业的进步，与材料是息息相关的，从石器时代、青铜器时代、铁器时代一直到今天的“硅”器时代，无不如此。

产业机会

       所有和能源相关的领域，都会有重大的机遇，但我们目前的技术创新水平较差。中国人口基数大，自然资源又非常有限，在未来的转型发展中，要想像西方发达国家一样强大，我们就必须重新思考创新的途径。这自然又回到了这个主题，从物质科学的角度来看，能改变世界、重新定义人类文明的材料是什么呢？那就是超导。

       关于超导，我再稍微发挥一下。这是显示磁悬浮的一个图片，上面是一个液氮温区的超导体，它用液氮泡了以后，下面放一个磁铁就浮起来了。我们想象一下，如果实现了室温超导，马路都变成室温超导地面，那么上面利用磁悬浮支撑的汽车基本不需要动力了。我们可以有无穷的想象空间。室温超导在通讯、医学上也非常重要。提高超导转变温度是硬道理，室温超导是我们的目标。

       从科学研究的角度看，这方面的产业机会是巨大的，但唯一欠缺的是创新能力。要有世界一流的研发人员，他们要掌握核心技术底层的东西，有非常好的科学基础。在未来产业中，我们还有很长的路要走，但同时也有无限的机会。所以我认为，未来企业家和科学家以及工程技术人员，强强联合，把科学研究的积极性与挣钱的积极性有机结合在一起，将会是产业发展的一个方向。