超导材料

超导材料（共8篇）

1.超导材料 篇一

超导材料

摘要：人类的发展是一个开发和运用新材料的过程，随着上个世纪超导现象被发现以来超导现象一直为人所关注。关于超导材料的研究也是屡见不鲜，但是如何才能提高材料的临界超导温度，如何把超导材料产业化和生活化都是现在面临的重大问题。在电力、通信、国防、医疗等方面的发展急需利用超导技术解决现有的关键技术问题；超导储能、电缆、限流器、电机等超导电力技术，如果能应用将带来电力工业的重大变革；在国防工业方面，由于超导技术不可代替的特殊性和优越性，将在扫雷艇、超导电机、电磁武器、传感器、舰船用防弹及导航用高精度超导陀螺仪等领域被广泛应用。所以提高临界转变温度、临界电流密度和改良其加工性能，制造出理想的更低价格的新一代超导材料就成为超导的发展趋势。这就要求我们综合考虑超导材料的组成成分、制备工艺以改善它的性能，逐步提高材料的临界温度，使材料更具有实用意义。

关键词：材料科学 功能材料 超导材料 高温超导

前言

一、材料与材料科学

材料是人类用来制造机器、构件、器件和其他产品的物质。但并不是所有物质都可称为材料，如燃料和化工原料、工业化学品、食物和药品等，一般都不算作材料。材料可按多种方法进行分类。按物理化学属性分为金属材料、无机非金属材料、有机高分子材料和复合材料。按用途分为电子材料、宇航材料、建筑材料、能源材料、生物材料等。实际应用中又常分为结构材料和功能材料。结构材料是以力学性质为基础，用以制造以受力为主的构件。结构材料也有物理性质或化学性质的要求，如光泽、热导率、抗辐照能力、抗氧化、抗腐蚀能力等，根据材料用途不同，对性能的要求也不一样。功能材料主要是利用物质的物理、化学性质或生物现象等对外界变化产生的不同反应而制成的一类材料。如半导体材料、超导材料、光电子材料、磁性材料等。材料是人类赖以生存和发展的物质基础。20世纪70年代，人们把信息、材料和能源作为社会文明的支柱。80年代，随着高技术群的兴起，又把新材料与信息技术、生物技术并列作为新技术革命的重要标志。现代社会，材料已成为国民经济建设、国防建设和人民生活的重要组成部分。

人类社会的发展历程，是以材料为主要标志的。100万年以前，原始人以石头作为工具，称旧石器时代。1万年以前，人类对石器进行加工，使之成为器皿和精致的工具，从而进入新石器时代。新石器时代后期，出现了利用粘土烧制的陶器。人类在寻找石器过程中认识了矿石，并在烧陶生产中发展了冶铜术，开创了冶金技术。公元前5000年，人类进入青铜器时代。公元前1200年，人类开始使用铸铁，从而进入了铁器时代。随着技术的进步，又发展了钢的制造技术。18世纪，钢铁工业的发展，成为产业革命的重要内容和物质基础。19世纪中叶，现代平炉和转炉炼钢技术的出现，使人类真正进入了钢铁时代。与此同时，铜、铅、锌也大量得到应用，铝、镁、钛等金属相继问世并得到应用。直到20世纪中叶，金属材料在材料工业中一直占有主导地位。20世纪中叶以后，科学技术迅猛发展，作为发明之母和产业粮食的新材料又出现了划时代的变化。首先是人工合成高分子材料问世，并得到广泛应用。先后出现尼龙、聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯等塑料，以及维尼纶、合成橡胶、新型工程塑料、高分子合金和功能高分子材料等。仅半个世纪时间，高分子材料已与有上千年历史的金属材料并驾齐驱，并在年产量的体积上已超过了钢，成为国民经济、国防尖端科学和高科技领域不可缺少的材料。其次是陶瓷材料的发展。陶瓷是人类最早利用自然界所提供的原料制造而成的材料。50年代，合成化工原料和特殊制备工艺的发展使陶瓷材料产生了一个飞跃，出现了从传统陶瓷向先进陶瓷的转变，许多新型功能陶瓷形成了产业，满足了电力、电子技术和航天技术的发展和需要。

材料科学是研究材料的组织结构、性质、生产流程和使用效能，以及它们之间相互关系的科学。材料科学是多学科交叉与结合的结晶，是一门与工程技术密不可分的应用科学，它的提出是在20世纪60年代。1957年，苏联人造地球卫星发射成功之后，美国政府及科技界为之震惊，并认识到先进材料对于高技术发展的重要性，于是在一些大学相继成立了十余个材料科学研究中心，从此，材料科学这一名词开始被人们广泛地引用。现代材料科学技术的发展，促进了金属、非金属无机材料和高分子材料之间的密切联系，从而出现了一个新的材料领域——复合材料。复合材料以一种材料为基体，另一种或几种材料为增强体，可获得比单一材料更优越的性能。复合材料作为高性能的结构材料和功能材料，不仅用于航空航天领域，而且在现代民用工业、能源技术和信息技术方面不断扩大应用。

二、功能材料

功能材料是指那些具有优良的电学、磁学、光学、热学、声学、力学、化学、生物医学功能，特殊的物理、化学、生物学效应，能完成功能相互转化，主要用来制造各种功能元器件而被广泛应用于各类高科技领域的高新技术材料。

功能材料是新材料领域的核心，是国民经济、社会发展及国防建设的基础和先导。它涉及信息技术、生物工程技术、能源技术、纳米技术、环保技术、空间技术、计算机技术、海洋工程技术等现代高新技术及其产业。功能材料不仅对高新技术的发展起着重要的推动和支撑作用，还对我国相关传统产业的改造和升级，实现跨越式发展起着重要的促进作用。

当前国际功能材料及其应用技术正面临新的突破，诸如超导材料、微电子材料、光子材料、信息材料、能源转换及储能材料、生态环境材料、生物医用材料及材料的分子、原子设计等正处于日新月异的发展之中，发展功能材料技术正在成为一些发达国家强化其经济及军事优势的重要手段。

1、超导材料：以NbTi、Nb3Sn为代表的实用超导材料已实现了商品化，在核磁共振人体成像、超导磁体及大型加速器磁体等多个领域获得了应用；SQUID作为超导体弱电应用的典范已在微弱电磁信号测量方面起到了重要作用，其灵敏度是其它任何非超导的装置无法达到的。但是，由于常规低温超导体的临界温度太低，必须在昂贵复杂的液氦(4.2K)系统中使用，因而严重地限制了低温超导应用的发展。

高温氧化物超导体的出现，突破了温度壁垒，把超导应用温度从液氦（4.2K）提高到液氮（77K）温区。同液氦相比，液氮是一种非常经济的冷媒，并且具有较高的热容量，给工程应用带来了极大的方便。另外，高温超导体都具有相当高的上临界场，能够用来产生20T以上的强磁场，这正好克服了常规低温超导材料的不足之处。正因为这些由本征特性Tc、Hc2所带来的在经济和技术上的巨大潜在能力，吸引了大量的科学工作者采用最先进的技术装备，对高Tc超导机制、材料的物理特性、化学性质、合成工艺及显微组织进行了广泛和深入的研究。高温氧化物超导体是非常复杂的多元体系，在研究过程中遇到了涉及多种领域的重要问题，这些领域包括凝聚态物理、晶体化学、工艺技术及微结构分析等。一些材料科学研究领域最新的技术和手段，如非晶技术、纳米粉技术、磁光技术、隧道显微技术及场离子显微技术等都被用来研究高温超导体，其中许多研究工作都涉及了材料科学的前沿问题。高温超导材料的研究工作已在单晶、薄膜、体材料、线材和应用等方面取得了重要进展。

2、生物医用材料：作为高技术重要组成部分的生物医用材料已进入一个快速发展的新阶段，其市场销售额正以每年16%的速度递增，预计20年内，生物医用材料所占的份额将赶上药物市场，成为一个支柱产业。生物活性陶瓷已成为医用生物陶瓷的主要方向；生物降解高分子材料是医用高分子材料的重要方向；医用复合生物材料的研究重点是强韧化生物复合材料和功能性生物复合材料，带有治疗功能的HA生物复合材料的研究也十分活跃。

3、能源材料：太阳能电池材料是新能源材料研究开发的热点，IBM公司研制的多层复合太阳能电池，转换率高达40%。美国能源部在全部氢能研究经费中，大约有50%用于储氢技术。固体氧化物燃料电池的研究十分活跃，关键是电池材料，如固体电解质薄膜和电池阴极材料，还有质子交换膜型燃料电池用的有机质子交换膜等，都是目前研究的热点。

4、生态环境材料：生态环境材料是20世纪90年代在国际高技术新材料研究中形成的一个新领域，其研究开发在日、美、德等发达国家十分活跃，主要研究方向是：①直接面临的与环境问题相关的材料技术，例如，生物可降解材料技术，CO 2 气体的固化技术，SOx、NOx催化转化技术、废物的再资源化技术，环境污染修复技术，材料制备加工中的洁净技术以及节省资源、节省能源的技术；②开发能使经济可持续发展的环境协调性材料，如仿生材料、环境保护材料、氟里昂、石棉等有害物质的替代材料、绿色新材料等；③材料的环境协调性评价。

5、智能材料：智能材料是继天然材料、合成高分子材料、人工设计材料之后的第四代材料，是现代高技术新材料发展的重要方向之一，将支撑未来高技术的发展，使传统意义下的功能材料和结构材料之间的界线逐渐消失，实现结构功能化、功能多样化。科学家预言，智能材料的研制和大规模应用将导致材料科学发展的重大革命。国外在智能材料的研发方面取得很多技术突破，如英国宇航公司在导线传感器，用于测试飞机蒙皮上的应变与温度情况；英国开发出一种快速反应形状记忆合金，寿命期具有百万次循环，且输出功率高，以它作制动器时、反应时间，仅为10分钟；在压电材料、磁致伸缩材料、导电高分子材料、电流变液和磁流变液等智能材料驱动组件材料在航空上的应用取得大量创新成果。

目前世界各国功能材料的研究极为活跃，充满了机遇和挑战，新技术、新专利层出不穷。发达国家企图通过知识产权的形式在特种功能材料领域形成技术垄断，并试图占领中国广阔的市场，这种态势已引起我国的高度重视。近年来，我国在新型稀土永磁、生物医用、生态环境材料、催化材料与技术等领域加强了专利保护。但是，我们应该看到，我国目前功能材料的创新性研究不够，申报的专利数，尤其是具有原创性的国际专利数与我国的地位远不相称。我国功能材料在系统集成方面也存在不足，有待改进和发展。

超导材料

一、超导材料的分类

超导材料按其化学成分可分为超导元素、超导合金、超导化合物和超导陶瓷。

1、超导元素：在常压下有28种元素具超导电性，其中铌（Nb）的Tc最高，为9.26K。电工中实际应用的主要是铌和铅(Pb，Tc=7.201K)，已用于制造超导交流电力电缆、高Q值谐振腔等。

2、超导合金：超导元素加入某些其他元素作合金成分，可以使超导材料的全部性能提高。如最先应用的铌锆合金(Nb-75Zr)，其Tc为10.8K，Hc为8.7特。继后发展了铌钛合金，虽然Tc稍低了些，但Hc高得多，在给定磁场能承载更大电流。其性能是Nb-33Ti，Tc=9.3K，Hc＝11.0特；Nb-60Ti，Tc=9.3K，Hc=12特(4.2K)。目前铌钛合金是用于7～8特磁场下的主要超导磁体材料。铌钛合金再加入钽的三元合金，性能进一步提高，Nb-60Ti-4Ta的性能是，Tc＝9.9K，Hc=12.4特（4.2K）；Nb-70Ti-5Ta的性能是，Tc=9.8K，Hc=12.8特。

3、超导化合物：超导元素与其他元素化合常有很好的超导性能。如已大量使用的Nb3Sn，其Tc=18.1K，Hc=24.5特。其他重要的超导化合物还有V3Ga，Tc=16.8K，Hc=24特；Nb3Al，Tc=18.8K，Hc=30特。

4、超导陶瓷：20世纪80年代初，米勒和贝德诺尔茨开始注意到某些氧化物陶瓷材料可能有超导电性，他们的小组对一些材料进行了试验，于1986年在镧－钡－铜－氧化物中发现了Tc=35K的超导电性。1987年，中国、美国、日本等国科学家在钡－钇－铜氧化物中发现Tc处于液氮温区有超导电性，使超导陶瓷成为极有发展前景的超导材料。

二、超导材料的性能

超导材料和常规导电材料的性能有很大的不同，主要有以下性能。

1、零电阻性：超导材料处于超导态时电阻为零，能够无损耗地传输电能。如果用磁场在超导环中引发感生电流，这一电流可以毫不衰减地维持下去。这种“持续电流”已多次在实验中观察到。

2、完全抗磁性：超导材料处于超导态时，只要外加磁场不超过一定值，磁力线不能透入，超导材料内的磁场恒为零。

3、约瑟夫森效应：两超导材料之间有一薄绝缘层（厚度约1nm）而形成低电阻连接时，会有电子对穿过绝缘层形成电流而绝缘层两侧没有电压，即绝缘层也成了超导体。当电流超过一定值后绝缘层两侧出现电压U（也可加一电压U），同时直流电流变成高频交流电，并向外辐射电磁波。这些特性构成了超导材料在科学技术领域越来越引人注目的各类应用的依据。

4、同位素效应：超导体的临界温度Tc与其同位素质量M有关。M越大，Tc越低，这称为同位素效应。例如，原子量为199.55的汞同位素，它的Tc是4.18K，而原子量为203.4的汞同位素，Tc为4.146K。

三、超导材料的制备

超导材料的制备方法很多，以前较为常用的有液相淬火法，离子轰击法，气相淬火法。化学气相沉积法CVD，表面扩散法和固态扩散法（青铜法）等等，对于高温超导陶瓷材料的制备而言，这些方法可以借鉴，但主要是 运用一些化学和物理技术和方法，这里更趋向于采用陶瓷工艺制备。首先必须明确的是，发展超导材料的关键在于有效地运用科学方法，控制工艺参数，以形成超导相而避免其他不利的物质或杂质生成，努力使超导材料的超导相含量增高，甚至是单一超导相，提高转变温度，力求达到液氮温区或者干冰区，甚至追求室温超导体的制备为最终目标。目前的工作重点在于提高临界电流密度（Jc）和改善机械性质（KC和强度），这方面的研究刚起步。

1、固相合成法

原料是采用Tl2O3(纯度为85%),BaO(纯度为85%)或BaO2(纯度80%),CaO（纯度98%），CuO(纯度99%)，按名义组成为TlBaCaCu2Oy ,TlBaCaCu3Oy ,TlBaCaCuOy ,Tl2BaCa3Cu2Oy配料，经充分研磨混匀，然后，将混合料在500Mpa在压强下冷压成型，将成型的圆片放置在铂板或氧化铝板上，在电阻炉内通空气进行烧结，烧结温度为740-860℃，烧结时间4-8h，以后随炉冷却，制备出高Tc（超导转变临界温度）的样品。在不同温度下进行烧结，采用热分析法进行观测，发现在800℃以上，样品已有严重的失重，加热温度再高，失重加剧。但另一方向，要充分反应以形成更高转变温度的超导相，又需较高的烧结温度，因而只有合理控制工艺条件，采用快速升温，使原料中易挥发的Tl2O3迅速达到熔化，并同其他组成发生固一液反应，快速生成较稳定的物相，这样可大大减少在烧结过程TL的损失，获得在Tc为120K的超导体陶瓷。

2、均匀溶胶一凝胶合成法

先将铜粉在热硝酸中煮溶，再添加Y(NO3)3和BaCO3，因为溶液中PH值非常低，其中会形成少量的BaO,徐徐加入氢氧化铵，使溶液PH值超过7，BaO溶解，形成透明的绿兰色溶液，然后再将聚丙稀酸添加进溶液，在高PH值的溶液中将会迅速形成螯合物，即具有聚合碳基单元的凝胶系统，将凝胶置于瓷坩埚中125℃干燥3h，400-480℃熔烧3h，再以5℃/mm升至煅烧，随炉冷却便形成单纯合成材料。

3、熔盐结构生长法

这是一种新型晶体生长法，其中工艺包括熔化1：2：3（Y2O2，BaO,CuO）氧化物，控制从液体状冷却，生成一块样品，在Tc77K时泰斯勒磁场强度中Jc7400A/cm2,该料长80-250um，横截面225um，在晶体长轴方向有高导电性，其特点是比其他方法制备的123化合物的临界电流密度高100倍，此法由美国贝尔实验室提出，现在很受重视。

4、液态淬火氧化法

日本东北大学材料研究所用纯金属Yb,Ba,Ca须氩气保护电融熔融并迅速淬火后，得到厚度为80um，直径为30um的Yb,Ba,Cu3合金箔，然后再在800-900℃空气中处理3小时，得到氧化物箔片，X射线衍射分析结果表明，淬火状态的Ybi,Ba2,Cu3合金具有非品结构，高温氧化后得到和YBa2Cu3O7相同的结构，分子为YbBa2Cu3O6-8,这是一个值得重视的方法。

5、套管拉丝法

将具有Yo4BaO0.6CnO3-y名义组成配比的混合粉未烧成熟粉，再填充到铜管或银管中拉成直径为1mm的成材，对该铜线材是先经腐蚀去铜后再进行最终热处理，则试结果Tc=87K,77K零场下Jc=720A/cm2。用同样工艺制备的块状样品，其Jc为1.1×103A/cm 2,又将该银线烧成φ2cm×2cm 的线圈直接在氧气中进行最终热处理，液氮中的电流度Jc=510A/cm2 ,Tc=70K.6、单晶生长技术

新超导化合物单晶样品有多种生长方法。溶液生长和气相传输生长法是制备从金属间氧化物到有机物各类超导体的强有力工具。过去10年来这些技术在不断发展,溶剂、输运剂、可控温度的范围在不断扩大。各类超导体的最新样品可通过这些方法制备。溶液生长的优点就是其多功能性和生长速度,可制备出高纯净度和镶嵌式样品。但是,它并不能生产出固定中子散射实验所需的立方厘米大小的样品。

7、高质量薄膜技术

目前, 薄膜超导体技术包括活性分子束外延(MBE)、溅射、化学气相沉积和脉冲激光沉积等。MBE尤其能制造出足以与单个晶体性能相媲美的外延超导薄膜。目前正在研制平衡方法可使多层膜原子层工程具有新功能。在晶格匹配的单晶衬底上生长的外延高温超导薄膜,已经被广泛应用于这些材料物理性质的基础研究中。在许多实验中薄膜的几何性质拥有它的优势,如可用光刻技术在薄膜上刻画细微的特征;具备合成定制的多层结构或超晶格的潜能。

四、超导材料的应用

超导陶瓷材料的超导材料具有的优异特性使它从被发现之日起，就向人类展示了诱人的应用前景。但要实际应用超导材料又受到一系列因素的制约，这首先是它的临界参量，其次还有材料制作的工艺等问题。到80年代，超导材料的应用主要有：①利用材料的超导电性可制作磁体，应用于电机、高能粒子加速器、磁悬浮运输、受控热核反应、储能等；可制作电力电缆，用于大容量输电（功率可达10000MVA）；可制作通信电缆和天线，其性能优于常规材料。②利用材料的完全抗磁性可制作无摩擦陀螺仪和轴承。③利用约瑟夫森效应可制作一系列精密测量仪表以及辐射探测器、微波发生器、逻辑元件等。

（一）强电应用

1、超导输电：美国物理学家波恩特·特奥·马梯阿斯指出:“电能的输送是超导体最重要的应用之一。”发电站输出电能常用铝线和铜线。由于电阻的存在一部分电力在输出过程中转变为热能而消失,存在着严重的损耗。而利用超导材料输电,由于导线电阻消失,线路损耗也就降为零,用超导材料可制高效率大容量的动力电缆,并且可减少导体的需求量,节约大量有色金属资源。目前, 高温超导体(HTS)电力电缆的应用研究发展较快,极有可能首先广泛运用于电力系统中。2000 年美国已在底特律市的变电站使用第一条大容量HTS 输电电缆。我国第一根HTS 电缆模型已于1998 年底在中科院研制成功。

2、超导储能：人类对电力网总输出功率的要求是不平衡的。即使一天之内,也不均匀。利用超导体,可制成高效储能设备。由于超导体可以达到非常高的能量密度,可以无损耗贮存巨大的电能。这种装置把输电网络中用电低峰时多余的电力储存起来,在用电高峰时释放出来,解决用电不平衡的矛盾。美国已设计出一种大型超导储能系统,可储存5000 兆瓦小时的巨大电能,充放电功率为1000 兆瓦,转换时间为几分之一秒,效率达98 % ,它可直接与电力网相连接,根据电力供应和用电负荷情况从线圈内输出,不必经过能量转换过程。

3、变压器：发展超导变压器,可提高电力变压器的性能。从经济上看,超导材料的低阻抗特性有利于减小变压器的总损耗,高电流密度可以提高电力系统的效率,采用超导变压器将会大大节约能源,减少其运作费用;从绝缘运行寿命上看,超导变压器的绕组和固体绝缘材料都运行于深度低温下,不存在绝缘老化问题,即使在两倍于额定功率下运行也不会影响运行寿命;从对电力系统的贡献来看,正常工作时超导变压器的内限很低,增大了电压调节范围,有利于提高电力系统的性能;从环保角度看,超导变压器采用液氮进行冷却,取代了常规变压器所用的强迫油循环冷却或空冷,降低了噪声,避免了变压器可能引起的火灾危险和由于泄露造成的环境污染。

4、超导电机：在大型发电机或电动机中,一旦由超导体取代铜材则可望实现电阻损耗极小的大功率传输。在高强度磁场下,超导体的电流密度超过铜的电流密度,这表明超导电机单机输出功率可以大大增加。在同样的电机输出功率下,电机重量可以大大下降。小型、轻量、输出功率高、损耗小等超导电机的优点,不仅对于大规模电力工程是重要的,而且对于航海、航空的各种船舶、飞机特别理想。美国率先制成3000 马力的超导电机,我国科学家在20 世纪80 年代末已经制成了超导发电机的模型实验机。

5、超导故障限流器：由于电力系统容量的逐年增长,导致电路短路功率及故障短路电流的迅速增大。装备短路限流器就能有效地限制短路电流,降低对电网内电器的要求。用超导材料制成的限流器有许多优点:(1)它的动作时间快,大约几十微妙;(2)减少故障电流,可将故障电流限制在系统额定电流2 倍左右,比常规断路器开断电流小一个数量级;(3)它有低的额定损耗;(4)集检测、转换、限制于一身,可靠性高,它是一类“永久的超保险丝”;(5)结构简单,体积小,价格便宜。

6、在核能开发中的应用：若想利用热核反应来发电,电,首先必须解决大体积、高强度的磁场问题。产生这样磁场的磁体能量极高,结构复杂,电磁和机械应力巨大,常规磁体无法承担这一任务。只有通过超导磁体产生强大的磁场,将高温等离子体约束住,并且达到一个所要求的密度,这样才可以实现受控热核反应。

7、超导悬浮列车：由于超导体具有完全抗磁性,在车厢底部装备的超导线圈,路轨上沿途安放金属环,就构成悬浮列车。当列车启动时,由于金属环切割磁力线,将产生与超导磁场方向相反的感生磁场。根据同性相斥原理,列车受到向上推力而悬浮。超导悬浮列车具有许多的优点:由于它是悬浮于轨道上行驶,导轨与机车间不存在任何实际接触,没有摩擦,时速可达几百公里;磁悬浮列车可靠性大,维修简便,成本低,能源消耗仅是汽车的一半、飞机的四分之一;噪声小,时速达300 公里/ 小时,噪声只有65 分贝;以电为动力,沿线不排放废气,无污染,是一种绿色的交通工具。

8、磁悬浮轴承：高速转动的部位,由于受轴承摩擦的限制,转速无法进一步提高。利用超导体的完全抗磁性可制成无摩擦悬浮轴承。磁悬浮轴承是采用磁场力将转轴悬浮。由于它无接触,因而避免了机械磨损,降低了能耗,减小了噪声,进而具有免维护、高转速、高精度和动力学特性好的优点。磁悬浮轴承可适用于高速离心机、飞轮储能、航空陀螺仪等高速旋转系统。

9、电子束磁透镜：在通常的电子显微镜中,磁透镜的线圈是用铜导线制成的,场强不大,磁场梯度也不高,且时间稳定性较差,使得分辨率难以进一步提高。运用超导磁透镜后,以上缺点得到了克服。目前超导电子显微镜的分辨已达到3 埃,可以直接观察晶格结构和遗传物质的结构,已成为科学和生产部门强有力的工具。

（二）弱电应用

1、无损检测：无损检测是一种应用范围很广的探测技术,其工作方式有;超声探测、X光探测及涡流检测技术等。SQUID 无损检测技术在此基础上发展起来。SQUID 磁强计的磁场灵敏度已优于100ft ,完全可以用于无损检测。由于SQUID 能在大的均匀场中探测到场的微小变化,增加了探测的深度,提高了分辨率,能对多层合金导体材料的内部缺陷和腐蚀进行探测和确定,这是其他探测手段所无法办到的。工业上用于探测导体材料的缺陷、内部的腐蚀等,军事上可能于水雷和水下潜艇等的探测。

2、超导微波器件在移动通信中的应用：移动通信业蓬勃发展的同时,也带来了严重的信号干扰,频率资源紧张,系统容量不足,数据传输速率受限制等诸多难题。高温超导移动通信子系统在这一背景下应运而生,它由高温超导滤波器、低噪声前置放大器以及微型制冷机组成。高温超导子系统给移动通信系统带来的好处可以归纳为以下几个方面:(1)提高了基站接收机的抗干扰的能力;(2)可以充分利用频率资源,扩大基站能量;(3)减少了输入信号的损耗,提高了基站系统的灵敏度,从而扩大了基站的覆盖面积;(4)改善通话质量,提高数据传输速度;(5)超导基站子系统带来了绿色的通信网络。

3、超导探测器：用超导体检测红外辐射,设计制造各种样式的高TC超导红外探测器。与传统的半导体探测比较,高TC 超导探测器在大于20微米的长波探测中将为优良的接受器件,填充了电磁波谱中远红外至毫来波段的空白。此外,它还具高集成密度、低功率、高成品率、低价格等优点。这一技术将在天文探测、光谱研究、远红外激光接收和军事光学等领域有广泛应用。

4、超导计算机：超导器件在计算机中运用,将具有许多明显的优点:(1)器件的开关速度比现存半导体器件快2-3 个数量级,比普通半导体Si 集成电路,要快一千倍左右;(2)很低的功率。只有半导体器件的千分之一左右,散热问题很易解决;(3)输出电压在毫伏数量级,而输出电流大于控制线内的电流,具有一定增益,信号检测方便。同时,体积更小,成本更低；另外,因超导抗磁效应,电路布线干扰完全消除,信号准确无畸变。当然,超导材料的用途还有很多,它的优点也十分突出,但是它必须工作在比TC 低的温度,目前TC 为look ,这无疑限制了它的应用。随着高温超导材料的开发成功,必将引起能源、交通、工业、医疗、生物、电子和军事等领域的重大变革。

五、国内超导技术的研究

经过20 多年的研究发展,我国高温超导技术在超导材料技术、超导强电技术和超导弱电技术三个方面取得了重大进展和突破。在众多领域中,超导技术的应用具有非常突出的优点和不可取代的作用。随着高温超导材料和低温制冷技术的迅速发展,使超导技术的应用步伐迅速加快。超导技术在电力、通信、高新技术装备和军事装备等方面的应用也十分令人向往,具有重要的战略意义。

1、国内超导材料与薄膜技术

我国在铋系带材、钇系大面积双面薄膜、钇系新型涂层带材、钇系准单畴块材和高温超导电缆等方面,其技术发展水平与国际水平相当或相近,某些方面甚至处于国际领先水平。目前,国内带材研究在核心粉体技术方面,建立了粉体质量控制体系,保证了前驱粉体较好的重复性和稳定性;在带材加工和热处理方面,解决了长带鼓泡和芯丝不均匀性问题,消除了长期困扰铋系长带制备的障碍,所制备的带材最高临界电流密度Jc>4.0×104A/cm2(Ic=125A),200 m长带的临界电流密度Jc>3.0×104A/cm2(临界电流Ic=90A),这些成果都达到了目前国际先进水平。北京英纳超导技术公司和西北有色金属研究院先后建成了年产200 km的生产线,为我国超导技术应用的产业化提供了必要的材料基础。英纳超导公司300 m长带的临界电流大于100 A,达到国际先进水平。其产品在满足国内需求的同时,还出口到韩国、欧洲等地。

近年来第二代高温超导带材的研究成为国内外超导研究的热点。我国在“863”计划的支持下,已初步实现了第二代带材的动态制备,数十厘米长的带材的超导临界电流达到40 A。在高温超导单畴块材方面,我国在材料制备工艺上有知识产权,与国际先进水平的差距较小。北京有色金属研究总院制成了直径5 cm,冻结场7 T(4.2 K),磁悬浮力16 N / cm2的钇系块材,并实现了直径4 cm单畴材料的小批量生产。2000 年12 月国产的340 余块钇系块材用于世界首辆载人高温超导磁悬浮实验车系统。同时,铋系带材、钇系准单畴块材及钇系新型涂层带材等是供高温超导电缆、限流器、变压器、磁储能系统、电机、核磁共振成像(MR I)磁体等技术应用和研究所需的材料。

2、国内超导弱电技术

“十五”期间,国家863计划设立“超导材料与技术专项”(简称超导专项),重点支持超导应用技术的研究,充分体现了国家对“超导技术”这一战略性高技术的高度重视。目前,国内已有清华大学、天津海泰超导公司、中科院物理所和南开大学多家单位在进行移动通信和高灵敏超导接收前端的研究。2001年10月清华大学研制成功我国第一台GSM1800移动通信用高温超导滤波器系统。2004年3月26日在国内首次将超导滤波器应用于中国联通唐山分公司的码分多址移动通信基站,超导滤波器系统已连续运行两年多,实现了我国高温超导的第一次实际应用。

天津海泰超导公司是国内第一家从事高温超导滤波器产业化的企业,已经建成了国内第一条高温超导滤波器系统生产线,在超导滤波器设计、超导芯片精细加工、静态真空设计及获得、滤波器系统集成、滤波器并网运行和测试方面建立了多项自主知识产权的技术,在超导滤波器产业化工作上取得了多项阶段性成果。其超导滤波器产品也已在移动通信基站上进行了多次并网运行。

我国国防建设迫切需要超导滤波器技术,以提高通信设备和其他装备的灵敏度、选择性和抗干扰能力。清华大学最近在这方面有突破性的进展。中科院物理所研制的应用于卫星微波接收机的高温超导滤波器,采用了独创的带通滤波器和可调带阻滤波器无损超导集成技术,取得了反射损耗好于-22.5 dB,且带外抑制优于-110 dB 的优异性能。经国家权威部门认定,上述集成技术和综合指标“在国内外未见相同报道”。该滤波器和工作于低温的放大器与小型机械制冷机组成子系统,并与卫星微波接收机联机进行了地面试验。试验结果表明:使用高温超导滤波器子系统可以极大地降低卫星接收机的噪声温度(高达73%)。

在高新技术研究方面,太赫兹(THz)波也是目前超导领域研究的前沿技术。在探测非金属武器、爆炸物、伪造物或赝品等安全应用方面,太赫兹波段具有明显的优点。这一波段的开发,在实际的军事安全技术应用中有重要的意义。国内著名专家研究电磁波在层状超导体中的传播规律,致力于以超导器件为核心技术的THz信号的高灵敏接收和成像技术、物质的太赫兹波频谱测量技术和宽带频谱测量等,在整体上形成了自己的研究特色,在这一领域中已经做了许多重要的工作。北京大学和中科院物理所已经制备出高温超导量子干涉器件,并且制备出测量心脏磁场的心磁仪的样机模型。北京大学和中科院物理所合作成功进行了利用高温超导SQU ID对大地地磁分部的测量,获得了一些重要结果。清华大学曹必松教授领导的研究小组,研制的超导滤波器系统已达到国际先进水平并处于国内领先水平。

3、国内超导强电技术

国内在超导强电应用技术研究方面也做了大量工作,取得一些科研成果。如西南交通大学王家素教授领导的研究小组研制的载人高温超导磁悬浮列车技术已处于国际先进水平,并已承载两万多人次,实质上已具有一定的商业价值,这开拓了在磁悬浮技术上实现超越发展的可能性。1999年中科院电工所研制成功我国第一台微型超导储能样机。2007年中科院电工所肖立业教授领导的研究小组,研制成功世界首台超导限流—储能系统, 1MJ/0.5MVA超导限流—储能系统。该项目是超导电力中心本集中主要力量进行攻关的重点项目。1MJ/0.5MVA超导限流—储能系统主要包括:高温超导磁体、低温及制冷系统、电力电子系统,以及在线监测系统等部件。所有部件的研制在2006 年已经完成,近期1MJ /0.5MVA超导限流—储能系统将在北京市投入并网实验运行。在完成该系统并网试验运行前的各项调试和检测后,将投入10.5 kV配电网上试验运行,这将是世界上第一套投入实际电网运行的高温超导限流—储能系统。目前,在中国科学院知识创新工程的支持下,正在开展2.5MJ/1MVA超导限流—储能系统的研究。

2005年由中科院电工所与甘肃长通电缆科技股份有限公司、中科院理化所联合研究的国家“十五”计划中的“863”重大项目——75 m、10.5 kV /1.5 kA三相交流高温超导电缆顺利完成系统集成,已经通过了系统检测和调试,取得了一系列自主知识产权。它是目前世界上正在并网试验运行的高温超导电缆。75 m高温超导电缆主要由超导电缆芯、低温系统等许多关键技术,完全自主研制成功的三相交流高温超导电缆、三相高温超导限流器、三相高温超导变压器分别在甘肃省白银市、湖南省娄底市和新疆昌吉市投入并网实验运行,各个系统通过了国家电力设备的标准实验,运行期间未发生任何自身故障。超导电力技术的研究开发,解决了一系列关键技术问题,研制的相应的系统在国内处于领先地位,并达到国际先进水平。

4、我国超导技术研究取得的部分成果

2007年，中国地质调查局地质调查科研项目“ 高温超导三分量磁测技术研究”成果日前通过专家评审。有关专家认为这是我国在高温超导材料与技术的实际应用方面取得的重要突破, 取得了具有完全自主知识产权的创新性科研成果, 使我国在该领域走在了世界先进行列。中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所科研人员经过多年攻关, 不断优化电子线路设计, 研制出了具有国际先进水平的实用化单分量高温超导磁强计。在北京大学、吉林大学等单位已有多台在使用, 用于弱磁测量领域效果明显。实践证明, 和现在采用的感应线圈探头相比, 高温超导磁强计的性能指标在灵敏度、带宽、测量精度与效率等方面具有明显的优越性。据介绍, 该成果可提高勘探深度达50%以上, 使瞬变电磁法的勘探深度达1200米, 有利于推动瞬变电磁法的应用与发展, 从而为危机矿山、深部隐伏大矿的寻找、矿体的准确定位提供高技术手段。

六、超导材料的发展历程

1911年，荷兰物理学家昂尼斯(1853～1926)发现，水银的电阻率并不象预料的那样随温度降低逐渐减小，而是当温度降到4.15K附近时，水银的电阻突然降到零。某些金属、合金和化合物，在温度降到绝对零度附近某一特定温度时，它们的电阻率突然减小到无法测量的现象叫做超导现象，能够发生超导现象的物质叫做超导体。超导体由正常态转变为超导态的温度称为这种物质的转变温度(或临界温度)TC。现已发现大多数金属元素以及数以千计的合金、化合物都在不同条件下显示出超导性。

超导体得天独厚的特性，使它可能在各种领域得到广泛的应用。但由于早期的超导体存在于液氦极低温度条件下，极大地限制了超导材料的应用。人们一直在探索高温超导体，从1911年到1986年，75年间从水银的4.2K提高到铌三锗的23.22K，才提高了19K。

1986年，高温超导体的研究取得了重大的突破。掀起了以研究金属氧化物陶瓷材料为对象，以寻找高临界温度超导体为目标的“超导热”。全世界有260多个实验小组参加了这场竞赛。

1986年1月，美国国际商用机器公司设在瑞士苏黎世实验室科学家柏诺兹和缪勒首先发现钡镧铜氧化物是高温超导体，将超导温度提高到30K；紧接着，日本东京大学工学部又将超导温度提高到37K；12月30日，美国休斯敦大学宣布，美籍华裔科学家朱经武又将超导温度提高到40.2K。

1987年1月初，日本川崎国立分子研究所将超导温度提高到43K；不久日本综合电子研究所又将超导温度提高到46K和53K。中国科学院物理研究所由赵忠贤、陈立泉领导的研究组，获得了48．6K的锶镧铜氧系超导体，并看到这类物质有在70K发生转变的迹象。2月15日美国报道朱经武、吴茂昆获得了98K超导体。2月20日，中国也宣布发现100K以上超导体。3月3日，日本宣布发现123K超导体。3月12日中国北京大学成功地用液氮进行超导磁悬浮实验。3月27日美国华裔科学家又发现在氧化物超导材料中有转变温度为240K的超导迹象。很快日本鹿儿岛大学工学部发现由镧、锶、铜、氧组成的陶瓷材料在14℃温度下存在超导迹象。高温超导体的巨大突破，以液态氮代替液态氦作超导制冷剂获得超导体，使超导技术走向大规模开发应用。氮是空气的主要成分，液氮制冷机的效率比液氦至少高10倍，所以液氮的价格实际仅相当于液氦的1/100。液氮制冷设备简单，因此，现有的高温超导体虽然还必须用液氮冷却，但却被认为是20世纪科学上最伟大的发现之一。

随着材料科学工艺技术的发展，近年来一种在轧制金属基带上制造钇钡铜氧超导带材的工艺被称作“第二代”带材。欧洲国家努力开展高温超导材料工艺及应用研究。丹麦已批量制造铋系超导带材。2003年11月我国第一个10m、10.5kV/1.5kA 三相交流高温超导电缆系统日前在中国科学院电工研究所研制成功，并于成功地进行了试验运行。2011年5月信赢和公司团队研发的世界最大功率的超导限流器刚成功。2011年9月25日，特拉维夫大学的研究小组开发出了一种超导体材料——蓝宝石单晶体纤维，可用于高压电缆输电，输电量是相同直径铜线输电量的40倍。研究人员称这种超导材料将可能彻底改变电力输送占空间、高损耗的状况。

七、超导材料的发展前景

陶瓷高温超导材料的发现和应用，将带动着广泛领域里许多有着重大竟义的应用前景，如约瑟夫逊效应器件，超导磁屏蔽，超导红外传感器等在近期内会得到应用。至于超导磁悬浮列车，超导电动机，超导储能，以及超导电力传输等，将在本世纪和下世纪普遍实现。著名材料学家们表示了 乐观的意见。其他人在不同的场合表示了这种看法，甚至更富于幻想或浪漫色彩。对于超导材料的研究，一定要给予高度的重视，应大力推进它的研究过程，高温陶瓷超导材料的应用价值很大，它的科学研究，会导致一场新的电磁革命，可与一百多年前法拉第，奥断陆和洛伦兹发起的电磁革命相比，它的开发就用，最终将导致一场高层次，大范围的真正工业革命，对科技，能源，交通，医疗，电业，乃至人民生活，思想信息和经济发展产生不可估量的巨大影响。

在电力、通信、国防、医疗等方面的发展急需利用超导技术解决现有的关键技术问题。超导储能、电缆、限流器、电机等超导电力技术，如果能应用将带来电力工业的重大变革。在国防工业方面，由于超导技术不可代替的特殊性和优越性，将在扫雷艇、超导电机、电磁武器、传感器、舰船用防弹及导航用高精度超导陀螺仪等领域被广泛应用。所以提高临界转变温度、临界电流密度和改良其加工性能，制造出理想的更低价格的新一代超导材料就成为超导的发展趋势。2010年3月7日日本刷新有机超导材料临界温度世界纪录。

从超导现象的发现到低温超导，再到高温超导至今已经刚好有100年的发展史了，超导技术具有广阔的发展前景，同时发展高温超导技术是21世纪国际高技术竞争中保持尖端优势的关键所在，如果能让高温超导电缆的产业化、实用化，我国将在世界上占据举足轻重的地位，世界也会因此踏入一个新的革命时代。尽管我国在高温超导技术研究领域做出了巨大努力,但整体技术水平与国外相比仍有较大差距,特别是工程化应用方面的差距较大。我国应该借鉴国外经验,合理组织研究力量,在超导技术应用研究上加大投入力度,对比较成熟的超导技术尽快投入工程化应用,加速我国超导技术研究与应用步伐,这对巩固国防和促进国民经济建设具有十分重要的战略意义。然而攻克在这个领域的各种难关，就成为当代科学的一个个的目标。作为当代理工类大学生，我们应该时时关注当代科学技术的发展，为自己树立一个更高的理想。

参考文献：

[1] 顾家琳.《材料科学与工程概论》.清华大学出版社.2005 [2] 雅菁.《材料概论》.重庆大学出版社.2006 [3] 杨遇春.高温超导材料十年来的研究开发与进展.稀有金属, 1997, 6(21): 437 [4] 窦华.超导材料的应用.内蒙古电大学刊, 2004, 2 [5] 冯瑞华, 姜山.超导材料的发展与研究现状.超导技术, 2007, 6(35): 521 [6] 新华网.我国高温超导材料与技术的实际应用取得重要突破.地质装备, 2007 [7] 杨天信, 谢毅立, 胡来平, 王生旺, 王贤华.我国高温超导技术研究现状.中国电子科学研究院学报, 2008, 2 : 123~126

2.超导材料 篇二

人类乐于对未知事物的探索,以及对美好事物的追求是社会不断进步的重要的原因之一。正是因为人类的这种对更低温度的不断追求和探索的精神,才有了后来对超导现象的发现。自1877年成功液化了氧气(临界温度90 K)后,氮气(77.3 K)、氖气(27.2 K)、氢气(20.4 K)的液化温度也相继被发现,紧接着1908 年荷兰科学家昂尼斯(K.Onnes)成功实现了氦气的液化,这一发现为他在1911年发现汞(Hg)在极低的温度下存在超导现象奠定了基础[1],如图1所示。

汞的发现引起了科学家们极大的重视,不久之后,一些在极低温度下电阻变为零的金属及金属氧化物也相继被发现,同时人们发现这些物质除了具有在极低的温度下电阻变为零的特性以外,还具有许多其他的物理特性,如迈斯纳效应、磁通量子效应、约瑟夫森效应等。随后科学家们将具有以上这些特性的物质统称为超导体(Superconductor),超导体所具有的物理特性叫做超导电性(Superconductivity)。

2 超导材料的种类

随着人们对超导的不断认识以及对具有更高的临界温度的超导体的进一步探索,1000多种具有超导特性的材料相继被发现。这些材料中除了金属之外,还包含合金或金属化和物、有机物、金属氧化物等。超导材料的性质可以用3个物理参量来表征,即临界温度(Tc)、临界电流(Jc)和临界磁场(Hc),三者的关系如图2所示。

在科学界对超导体有不同的分类。从材料学的角度出发按物质的分类比较科学。在超导体的应用上,通常按临界温度的高低分为低温超导体和高温超导体,一般把25 K作为区分的界限,但这一界限也存在很大的争议。目前,从工程应用的角度出发,人们习惯将应用时使用液氦冷却的如纯金属、合金以及金属化合物等统称为低温超导体,将应用时使用液氮冷却的如铜基金属氧化物等统称为高温超导体。从电磁特性的角度出发,又可以把超导体分为第Ⅰ类超导体和第Ⅱ类超导体。第Ⅰ类超导体只存在一个临界磁场值,当外部磁场低于这个值时为超导态,当外部磁场高于这个值时为正常态。与第Ⅰ类超导体不同的是,第Ⅱ类超导体存在有两个临界磁场值,下临界磁场和上临界磁场。当外部磁场低于下临界磁场时,其电磁特性与第Ⅰ类超导体相同;随着外部磁场的进一步增加而大于下临界磁场时,超导体处于一种介于超导态和正常态之间的混合态;当外部磁场继续增加到大于上临界磁场时,超导体才转为正常态。然而,第Ⅰ类超导体的临界磁场较低,难以应用于实际的工程装置中,相对地,第Ⅱ类超导体的临界磁场较高。但是,纯净的第Ⅱ类超导体的临界电流很低,工程应用价值很低。超导体中含有微观杂质和缺陷的非理想第Ⅱ类超导体具有抑制磁通流阻的能力,运用于实际工程中的都是非理想第Ⅱ类超导体。

3 典型超导材料的晶体结构及特征

超导体的发展建立在超导材料发展的基础上,现已发现5000多种材料具有超导特性,第一代铋系(Bi2Sr2Can-1CunO4 + 2n + δ)超导材料最先得到工程化应用,第二代钇系(YBa2Cu3O7-δ)超导材料和二硼化镁(Mg B2)超导材料也已成功实现商业化[2~4],铁基超导材料尚在研究中。

3.1 Bi2Sr2Can-1CunO4+2n+δ的晶体结构及特征

Bi2Sr2Can-1CunO4 + 2n + δ系列的晶体结构统称为Bi系晶体结构。n的取值可以为1,2,3,···,改变n的取值就可得到不同临界温度的超导体,目前甚至已经合成了n≥6的Bi系高温超导薄膜样品,但主要研发的有n=2,3 时分别得到的Bi2212、Bi2223 相,其对应的临界温度分别为85 K和110 K。Bi2Sr2Can-1CunO4 + 2n + δ系列的晶体结构如图3 所示,从图3可以看出,该结构存在排列上的交错,即该结构存在一个排列周期。

3.2 YBa2Cu3O7-δ的晶体结构及特征

第二代钇系高温超导材料的化学组成为YBa2Cu3O7-δ,可简单表示为Y-123(123 为Y、Ba、Cu的原子比),Y-123是首次被发现的临界温度在液氮沸点以上的高温超导材料,可以用液氮来作为低温溶剂(沸点为77 K),从而走出了只能用液氦(沸点为27 K)作为低温溶剂的时代,大大降低了试验及应用成本。Y-123的晶体结构如图4所示,Y-123为O原子缺损钙钛矿型。Y-123 的晶体结构的单胞中有两层铜氧面(Cu-O面),两层Cu-O面被Y离子分开,导致Cu原子分别分布在Cu-O面和Cu-O链上。Cu-O链上O原子的得失影响了Y-123 的超导特性,尤其在Y离子周围O原子应该存在的位置,O原子很容易缺损[2]。Y-123 的很多性质均随着O含量的不同而发生变化,在δ<0.2 时,Y-123 的超导特性最好;当δ>3 时,由于O原子的缺失,Y-123 已无超导特性。

3.3 Mg B2的晶体结构及特征

Mg B2高温超导体是在2001年由日本的大学四年级学生永松纯发现的。当时已经发现具有超导特性的金属化合物有很多,其中属Mg B2的临界温度最高,为39 K,所以在当时的科学界引起了很高的关注,大家开始纷纷加入到研究简单化合物的超导特性的浪潮中。Mg B2的晶体结构如图5 所示。Mg B2是一种简单的二元化和物,属简单六方晶系,AlB2型简单六方结构,理论密度为2.605 g/cm3,点阵常数为a=30.84 nm,c=35.24 nm,属于P6/mmm空间群。Mg B2中的B原子独立排为一层,B层结构具有类似于石墨结构的特点,每个B原子周围都有3 个与之等距离的B原子[3]。Mg原子呈六方紧密堆积,处于两个B层之间,同时每一个Mg原子都处于由B原子形成的六角形的中心位置。由于B原子的面间距远大于原子间距,从而导致晶体结构的c轴线的膨胀系数远大于a轴的膨胀系数。

Mg B2高温超导体的晶体结构简单,在结构上无明显的各向异性,因此其在输电应用中由于各向异性引起的损耗较低,同时由于其在正常态的电阻率也很低,而且其合成的原料价格低廉、容易成型,使得Mg B2高温超导体在工程应用中具有很广阔的前景[4]。

3.4 铁基超导体的晶体结构及特征

2006年1月,La OFe As化合物被发现,用F原子取代部分O原子后,可以使化合物的临界温度达到26 K,这一结果引起轰动,推动了铁基高温超导体的研究。目前,根据高压掺杂技术,铁基超导体的转变温度已经达到了56 K[5]。根据铁基超导体的化学组成及晶体结构的不同,铁基超导体可分为四大体系:①“1111”体系,以Ca(Sr)Fe As F化合物为代表;②“122”体系,化学式统写为MFe2As2(M=K、Ca、Ba);③“111”体系,以Li(Na)Fe As最为常见;④以Fe Se为代表的“11”体系。

3.4.1 “1111”体系的晶体结构

“1111”体系是最早发现的含有铁基的超导材料,结构为四方晶体,与锆铜硅砷(Zr Cu Si As)结构相似。在常温下,空间群为P4/nmm。晶体结构如图6所示,结构中氧化镧(La3+O2-)和砷化铁(Fe2+As3-)各自单独为一层,空间位置上,二者相互交替[6]。

3.4.2 “122”体系的晶体结构

在发现“1111”体系的基础上,科学家突发奇想,又发现了第二个铁基超导“122”体系。该体系拥有Th Cr2Si2型四方晶体结构。晶体结构如图7所示,Ba原子呈体心立方结构,Fe原子和As原子形成各自的原子层,Ba原子处于Fe和As的原子层之间。

3.4.3 “111”体系的晶体结构

“111”铁基超导材料与“1111”体系和“122”体系相比结构更为简单。如图8 所示,其晶体结构为四方晶体,类似于无限层铜氧化物高温超导体。

3.4.4 “11”体系的晶体结构

“11”体系铁基超导材料是所有铁基超导体中结构最为简单的。如图9 所示,“11”体系铁基超导体拥有简单的四方晶体结构,由多个Fe Se四面体堆砌而成,化学元素组成最少,因此制备工艺最简单[7]。

4 带材的制备方法

块材、带材与薄膜是超导材料最常见的3 种使用形式,其中以带材的使用最广,目前已在电缆和磁体等方面得到了广泛的使用。Bi系超导材料是最先制备成扁带使用的,随后Y系和Mg B2带材相继问世。Bi系超导带材与Mg B2超导带材采用的制备工艺较为相似,均采用套管法制备,Y系超导带材的制备工艺较为复杂。

图10 为套管法制备超导带材的工艺流程图。主要制备工艺为将含有Bi或Mg B2源的原材料反复煅烧与研磨,然后将所得粉体填充至金属套管中(主要成分为Ag),将金属套管拉拔、截断,再次装配至金属套管中拉拔,最后经过反复轧制-煅烧形成超导带材。为消除原材料中形成的微孔,提高带材的载流能力,还需将带材在高压下进行处理,最终形成成品带材[8]。

Y系超导带材的结构较为复杂,所以制备工艺也更繁琐,制备难度大。Y系超导带材为涂层结构,依次包括基板、籽晶层、阻隔层、模板层、超导层和稳定化层,其中籽晶层、阻隔层、模板层又统称为缓冲层(根据材料性质的不同,有时仅含有其中的两层)。主要制备工艺为在满足一定粗糙度且织构化的金属基带上,利用物理沉积法(一般为溅射法、离子束辅助沉积法或几种真空沉积技术的结合)制备缓冲层,其次在缓冲层上制备超导层(可采用脉冲激光沉积或金属有机物化学气相沉积等方法),然后在超导层上沉积银层,防止超导材料原子比受到外部影响,降低超导特性,最后在银层外制备保护层,从而提高机械特性和导流传热的能力。

5 结束语

每一种超导体都对应着不同的晶体结构。结构上的差异在一定程度上也体现了临界温度的变化规律。通过对以上四类超导体晶体结构的分析可得出,晶体结构简单的对应的临界温度较低,而晶体结构复杂多变或者可以在不同的晶相之间进行转换的,其对应的临界温度往往会比较高。因此,在对超导材料的探索由简单的元素或金属向复杂的合金及金属氧化物转变的同时,还可以从改变超导材料的结构的角度去思考,如离子替换、离子空位掺杂等。制备高载流特性的千米级超导长带仍是目前科学界的难点,只有简化超导带材的制备工艺,提高性能的同时大幅降低超导带材的成本,才能有效地推动超导材料的工程化应用。

参考文献

[1]Delft D V.History and Significance of the Discovery of Superconductivity by Kamerlingh Onnes in 1911[J].Physica C:Superconductivity,2012,479(9):30-35.

[2]王醒东.BSCCO超导带材的工艺要点与应用[J].电工材料,2014(1):33-35.

[3]王醒东.REBCO高温超导带材缓冲层的结构及制备方法[J].电工材料,2014(3):36-39.

[4]Hwang S M,Choi J H,Park E C,et al.Development of Carbon-doped ex Situ Mg B2Wire by Mechanical Alloying[J].Physica C:Superconductivity,2009,469(15):1523-1526.

[5]Goodenough J B.High Temperature Superconductors[J].Molecular Sciences and Chemical Engineering,2013:291-324.

[6]Suzuki K,Usui H,Iimura S,et al.Theoretical Analysis on the Band Structure Variance of the Electron Doped 1111Iron-based Superconductors[J].Physics Procedia,2014,58(58):38-41.

[7]Diko P,Antal V,Kavečansky V,et al.Microstructure and Phase Transformations in Fe Se Superconductor[J].Physica C:Superconductivity,2012,476(6):29-31.

3.超导材料 篇三

投资者对石墨烯并不陌生，过去几年在二级市场上就已经出现过炒作风潮。作为2010年度诺贝尔物理学奖主题，石墨烯具有高导电性、高韧度、高强度、超轻薄等特点，被许多科学家认为是革命性的新材料，称其极有可能推动电子产业步入新的发展阶段。

有石墨烯研究员介绍称，石墨烯整体的产业链分为上、中和下游，上游主要包括制备石墨烯的材料和设备，中游是各类石墨烯产品，下游是应用，主要包括新能源、复合材料、电子信息等多个领域。

政府亦非常重视石墨烯产业的发展和应用。《中国制造2025》提出，做好超导材料、纳米材料、石墨烯、生物基材料等战略前沿材料提前布局和研制。《重点领域技术路线图》也对石墨烯中长期发展路线进行了部署，并纳入《新材料产业“十三五”发展规划》。

在9月13日闭幕的“2016中国南京新材料资本技术峰会”上，工信部原材料工业司综合处处长常国武表示，新材料“十三五”规划编制基本结束，目前正处在报备过程中；我国在部分前沿新材料领域有很好的发展，在石墨烯、超导材料领域有很大的优势，未来要不断发展其优势。

新材料在国民经济和国防安全中具备重要作用，各发达国家已纷纷将新材料列为21世纪优先发展的关键技术之一，制定战略计划并投入巨资。石墨烯方面，随着技术不断成熟，已经有规模化的石墨烯产品进入锂电池正极材料、电子产品散热贴膜等产业链。超导材料是量子计算机的主要应用材料，机构看好其受益于量子技术崛起。

超导材料相关概念股：

中天科技：为了更好更快地发展面向输电系统应用的超导限流技术，进而加速相关技术向实用化和产业化转化的步伐，中天科技股份有限公司与中国科学院电工研究所经过协商，决定建立“电力超导技术联合研究开发中心”，双方结成面向输电系统应用的超导限流技术研究开发的战略合作伙伴，共同促成相关技术的转化和产业化。合作双方将以智能电网的建设为导向，共同面向广阔的未来市场。中天科技将充分发挥产品制造、质量检测、市场开拓、资金资源、管理和运行机制等方面的优势；中科院电工将充分发挥人力资源、技术积累、实验平台、测试手段、学术交流等方面的优势。

百利电气：公司公布非公开发行预案，拟发行不超过6，500万股，面向不超过10名特定对象，发行价格不低于16.39元/股，拟募集资金100，000万元，用于超导限流器、GIS、电子式互感器、VW60以及稀有金属深加工五个项目。云南普吉变电站的35KV、1.2KA、90MVA饱和铁心型超导限流器是由百利机电控股集团公司与北京云电英纳超导电缆有限公司合作的项目，并成为目前世界上挂网运行电压等级最高、容量最大的超导限流器。

宝胜股份：多国联合开发的核聚变发电项目（又称人造太阳）可望从中国采购约11亿元的超导电缆。"人造太阳"以探索无限而清洁的核聚变能源为目标，由于它和太阳产生能量的原理相同，都是热核聚变反应，所以被外界称为"人造太阳"。由于超导电缆是中国能够供应的少数部件之一，"人造太阳"计划将在中国采购，而公司为试制阶段的参与者，目前已具备生产能力，是该订单的最有力竞争者。

综艺股份：公司2006年11月与清华大学等合资设立综艺超导科技有限公司开发高超导滤波器技术（项目总投资6000万元，公司拥有50.1%股份），高超导滤波器技术是目前移动通讯基站和雷达系统必不可少的技术，目前能够完整拥有知识产权和产品生产能力的只有美国和中国，该高超导项目为国家863的重大项目，拥有完整的自主知识产权，目前在北京已经完成规模化装备，覆盖人群超过10万人，无故障运营已近一年。

永鼎股份：永鼎股份所在的江苏吴江市的三大支柱产业分别是光电子、光电缆和丝绸。吴江市在“十一五”重大项目专项规划中提到：“十五”重大项目有76个将结转到“十一五”期间续建，需结转项目中包括制造业项目18个，如江苏永鼎股份有限公司的高超导等。永鼎股份在光电线缆新材料方面寻求合作，其中包括高超导材料，由于高超导材料像玻璃一样脆，难以做成柔软的丝，需要用将玻璃拉成光纤那样的办法，将高超导材料拉成细丝，然后捻成束，这样既结实又有柔性，而光缆、电缆生产企业有此优势。永鼎股份集光缆、电缆生产于一身，有望在高超导领域取得突破。

特变电工：新疆特变电工股份有限公司宣布，经过4年多的研发，世界上第二台挂网运行的三相高超导变压器，也是全球首台非晶合金铁芯高超导变压器在通过并网前的各种测试后，在新疆成功投入电网运行。这是我国第一台拥有自主知识产权的高超导电力变压器。据了解，这台高超导变压器样机的负载损耗仅相当于同容量油浸式变压器9型国家标准的4.5%，在产品结构和原材料选用上均是对具有百年历史的传统变压器的突破。高超导电力变压器的研制成功。

西部材料：公司第一大股东西北有色研究院西部超导公司是中国唯一国家认可生产超导材料的厂家和国家实验基地，世界上四大之一生产超导材料的厂家。

沃尔核材：2007年由中国科学院电工研究所牵头研制的75米长10.5kV/1.5kA三相交流高超导电缆，半年多以前已完成了7000小时的配电网试验运行，目前该电缆未出现任何故障，并获得了大量实时数据，为今后更长距离更大容量高超导电缆的研发打下了坚实的基础。该项目由科技部、中国科学院、甘肃长通电缆科技股份有限公司联合资助完成。研发工作集中了国内在超导技术、低技术、电缆绝缘和制造技术等方面的优势力量，由中科院电工研究所牵头，甘肃长通电缆科技股份有限公司、中科院理化技术所、河北宝丰企业集团有限公司、深圳市沃尔核材股份有限公司等单位共同完成。863计划新材料领域办公室组织专家组对该超导电缆了进行现场检查并通过验收。

鑫科材料：作为国内的电线电缆行业龙头企业，其电缆看点实质性突出。

西部证券（行情002673，买入）高级投资顾问马征认为，未来石墨烯的总体目标是：2020年形成百亿规模，2025年要突破千亿。

中国非金属矿工业协会石墨专委会副秘书长刘荣华预计，在复合材料、锂离子电池正极材料以及电子触摸屏领域，石墨烯最有希望率先实现产业化。其中，石墨烯在锂离子电池市场上的潜在市场为10亿级别。

但石墨烯产业最大的瓶颈在于没有形成完整、成熟的产业链，石墨烯研发制备企业和下游应用企业脱节。

目前，石墨烯仍处于产业化初期，尚未完全实现石墨烯的规模化应用，对石墨烯产品最大的需求市场仍然是科研院校和少量生产厂商，大部分石墨烯企业仍无法找到稳定的盈利模式。

据了解，此前市场单层石墨烯销售价格在1000-2000元/克，由于掌握了低成本、高品质、大规模石墨烯制备方法，东旭光电旗下子公司碳源汇谷生产的单层石墨烯价格大幅下降。“石墨烯技术在不断地取得突破，与此同时国家又在大力推动，这两年应该是石墨烯产业发展的黄金时期。”

对此，国务院参事徐锭明表示，从长远看，未来能源不取决于对资源的占有，而取决于能源高科技的突破。

最全石墨烯产业链概念股名单：

上游：原料及设备（石墨资源：方大炭素、中国宝安、烯碳新材、宝泰隆）（设备系统：德尔未来）

中游：各类型的石墨烯（石墨烯薄膜：华丽家族、德尔未来、康得新、东旭光电）（石墨烯粉末：华丽家族、烯碳新材、中泰化学、正泰电器）

4.超导材料 篇四

采用固相反应法制备高温超导材料Bi2Sr2Ca2Cu2O3(Bi-2223),以高温超导材料为基体加入聚乙丙烯橡胶(EPR)高分子绝缘材料,通过不同温度退火处理,制备一系列超导.高分子复合材料,运用X射线衍射技术(XRD)和扫描电镜(SEM)对样品进行物相分析;采用低温循环系统测量样品电阻随温度变化关系;利用HP4294A型阻抗分析仪测量样品的`介电特性,并对样品的电输运性质和介电特性进行了探讨.

作 者：宋桂林 房坤 常方高 SONG Gui-lin FANG Kun CHANG Fang-gao 作者单位：河南师范大学物理与信息工程学院,河南,新乡,453007刊 名：低温物理学报 ISTIC PKU英文刊名：CHINESE JOURNAL OF LOW TEMPERATURE PHYSICS年，卷(期)：30(3)分类号：O51关键词：超导-高分子复合材料 输运性质 介电特性

5.超导体的教案设计 篇五

通过超导体知识的学习，扩展知识面.情感目标

知道超导体在现代以及未来科技中的重要性，学习科学家的坚韧精神.教材分析

教材从介绍昂尼斯发现水银超导现象的物理学史知识入手，讲述超导体的一般概念，基础知识.进一步讲解超导的优点、缺点和目前科学家面临的问题.教法建议

本节的教学要注重科技的联系，避免孤立的学习，要注意联系实际.可以提出问题学生自主学习，学生根据提出的问题，可以利用教材和教师提供的一些资料进行学习.也可以教师提出课题，学生查阅资料，从收集资料、信息的过程中学习，提高收集信息和处理信息的能力.【教学过程 设计】

方法

1、学生阅读教材，教师提供一些关于超导体的材料，教师提出一些问题，学生阅读时思考，例如：什么是超导体现象?采用超导体有什么经济效益?

方法

2、对于基础较好的班级，可以采用实验探究和信息学习的方法.实例如下

实验探究：可以组织学生小组，图书馆、互联网查阅有关超导体方面的资料，小组讨论，总结超导体的优点、缺点以及讨论超导体的未来发展方向.【板书设计 】

1.超导体

概念

超导现象

2.超导体的优缺点

3.我国的超导体的研究

探究活动

【课题】超导现象的历史

【组织形式】个人或学习小组

【活动流程】

制订子课题;制订查阅和查找方式;收集相关的材料;分析材料并得出一些结论;评估;交流与合作.【参考方案】

1、尝试总结超导体的发展现况.2、讨论超导体的未来发展趋势.【资料来源】

6.电力系统的超导技术的论文 篇六

摘要：近年来高温超导材料研究取得很大进展，它在电力领域的应用研究已受到广泛关注，一些示范样机也已经研制成功的投入示范性试验，可以说超导技术是21世纪具有战略经济意义的高新技术。从目前电力的发展现状来看，充分利用国内各种优势资源开展超导电力技术的研究与开发，对于提高我国电力设备行业在国际市场上的竞争力及电力系统的技术经济。

关键词：电力系统、超导电性、超导电力装置

我国处于发展时期，对电力技术的有力发展，会我国经济的发展显示着越来越重要的作用，但是随着电力系统容量的增大、系统结构复杂化，电力系统巳突显出了若干技术难题，如电力安全、高密度供电、高品质供电、高效率输送电等。二目前这些问题的解决，越来越依赖于超导技术的应用。超导电力技术是受国内外广泛关注的一项前瞻性技术，将其引入电力系统会为解决电力系统的固有技术难题提供一条新的技术途径。因此，从电力系统建设、管理、运行及电力设备市场出发，我国均应大力加强超导电力技术的研究与发展，开发出性能先进、市场竞争力强、有自主知识产权的超导电力设备。

目前，超导电力技术已进入高速发展时期，有些超导技术产品已进入商品化阶段，若干超导电力设备，如超导电缆、超导限流器、超导磁储能系统等已在电力系统试运行。然而，由于电力系统的重要性、电力设备运行条件的复杂性，电力系统对于全面接受超导电力装置的准备还不充分。首先，在电力设备性能鉴定方面，目前还没有规范的

标准方法，也没有一个能对超导电力装置进行性能检测的实验基地，无法对超导电力装置是否具备入网条件进行科学判断。其次，超导电力装置进入电力系统后对电力系统产生何种影响，其装置如何和现有庞大的系统、复杂的控制相互协调没有充分的研究。同时，在若干超导电力装置的关键部件上仍需进一步提高技术性能及可靠性。基于此，国网武汉高压研究院与华中科技大学对超导电力技术的发展现状、关键课题、特别是超导电力装置的性能检测方法进行了基础性研究，在此基础上，筹备建设和发展超导电力技术检测实验室，为超导电力技术进入实际应用奠定基础。

超导技术的进步逐步形成了超导电力这一新的概念。美国、日本、欧洲乃至韩国等经济发达国家和地区均对超导电力技术给予了极大的关注，政府主导投入超导电力的研究工作，且有若干电力公司、电力设备制造厂家、甚至国防研究部门均开展了与超导电力相关的研究工作。已相继研制成功了输电电缆、限流器、磁储能系统、变压器、发电机和电动机等多种超导电力装置的实验样机。我国也在“十五”期间开发了多种超导电力装置。在Bi系高温超导带材走向商品化后，超导电力的研究开发重点已转移到高温超导。目前，高温超导电缆、限流器、变压器和电动机已进入示范试验运行阶段，高温超导磁储能系统也有相应的试样样机问世。同时小型低温超导储能系统的产品已出现。

超导电力技术是吵到技术与电工技术相结合而产生的一门新技术，超导电力技术主要研究开发各种电力装置，以及含超导电力装置 的电力系统的各种特性。超导电力装置比起常规电力装置来说有损耗小、体积小、重量轻、容量大特点，但超导电力装置一旦失超，对电力系统所产生的影响也大于常规的电力装置，因此超导电力装置的监测和保护是超导电力装置实用化过程的关键技术之一。

超导技术在电力系统的应用将带来若干个直接的和间接的技术经济效益，甚至引发技术性的革命。美国日本等国家对超导应用技术给予了很高的评价，美国能源部认为超导技术是21世纪电工行业的高科技，日本新能源开发机构认为超导技术是21世纪郭嘉间竞争的关键性高技术。国际超导界专家预测在5年~10年内超导技术将在电力工业中获得广泛的应用。

7.超导材料 篇七

赵凯华教授在参观的同时, 向一行人介绍了其2009年发表在《物理教学》杂志上的一篇名为《磁单极子与超导线圈问题的困惑》的论文。他说, 当时在中学物理教学中, 很多教师为了训练学生, 出了大量的题, 也把超导和磁单极编成问题。但是由于出题教师对超导的导电机理不清楚, 因此给出的答案出现了很多错误, 解释得也是一塌糊涂, 所以他撰写此文以解答在这方面的一些困惑。

赵凯华教授说, 教师们的错误理解主要涉及以下两个方面:

第一, 在超导环境下法拉第电磁感应定律是否适用。

第二, 磁单极如果存在的话, 现有的电磁理论如何发展。

带着这两个问题, 赵凯华教授亲自体验了英纳超导公司研制的“超导楞次定律实验装置”。操作过后, 他对这套设备给予了极大的肯定。他说:“你们把我那篇论文中的理论知识变成了现实, 由单纯的理性认识延伸到了感性认识, 很有意义。”赵凯华教授还说:“磁块通过铜环和超导环 (无论是进入还是离开) 受力是不同的, 在铜环中磁块总是受到阻力作用, 在超导环中磁块总是受到排斥力的作用。使用这个实验装置, 可以让中学教师体验并突破在超导环境下对法拉第电磁感应定律和楞次定律的传统认识。而且, 液氮很便宜, 使得在中学做高温超导实验变得很容易。”

赵凯华教授 (左一) 在观看超导楞次定律实验演示

超导楞次定律实验装置 (全套)

8.超导线材:改变用电方式 篇八

北京英纳超导技术有限公司成立于2000年9月,是我国首家专业从事高温超导材料及其应用产品开发、生产和销售的高新技术企业。英纳超导公司致力于在中国实现高温超导线材的产业化,推动我国高温超导线材及其应用产业的发展和创新。公司韩征和董事长在“建设中关村国家自主创新示范区动员大会”上获得“中关村二十年特出贡献个人”荣誉称号。

早在2001年7月,英纳超导和云南电力集团有限公司直属的云电控股(集团)有限公司合资成立了北京云电英纳超导电缆有限公司,致力于高温超导电缆的研发和产业化。其主持研制的三相30m、2kA/35kV高温超导电缆已在云南并网运行,它的运行使我国成为继美国、丹麦之后的第三个将超导电缆投入电网试运行的国家。标志着我国高温超导电力应用已跻身世界前列,开始进入实用阶段。

紧接着,2001年12月,铋系高温超导线材生产线投产的新闻被评为“2001年中国十大科技新闻”。它已申请14项高温超导线材产业化生产及高温超导应用领域核心专利,线材产品综合水平在世界上居第三位。目前,英纳超导产品已销往韩国、美国、欧洲等国家和地区。

高温超导线材在超导领域的地位,很像芯片或晶片在IT业中的地位,很基础,也很关键。目前,世界上从事铋系高温超导线材生产的公司只有五家,除英纳公司外,他们分别是美国超导(AMSC)、日本驻友、德国欧洲先进超导公司(EAS)及德国Trithor公司。而英纳公司生产的高温超导线材产品的综合性能位于世界前三名。

何为超导线材

1911年,荷兰科学家Onnes发现,在液氦(4.2K)低温条件下水银的电阻突降为零。这种在低温条件下物质电阻突然消失的现象被称为超导现象,转变温度称为临界温度(Tc)。低温超导材料的临界温度是绝对温度十几K以下,需要在液氦中工作。由于液氦及其制冷费用昂贵,低温超导材料的应用受到了很大的限制。目前商品化的低温超导线材主要有NbTi,Nb3Sn,主要用于核磁共振成像仪、加速器磁体等方面,全世界的市场有十多亿美元。高温超导材料一般是指临界温度在绝对温度77K以上、电阻接近零的超导材料,通常可以在廉价的液氮(77K)制冷环境中使用,主要分为两种:钇钡铜氧(YBCO)和铋锶钙铜氧(BSCCO)。钇钡铜氧一般用于制备超导薄膜,应用在电子、通信等领域;铋锶钙铜氧主要用于线材的制造。

1986年高温超导材料被发现后,全世界投入数十亿美元的科研经费进行高温超导材料的产业化研究。经过一大批优秀科学家十多年的努力工作,在钇钡铜氧、铋锶钙铜氧等几种高温超导材料中,1997年首先实现了铋系高温超导线材产业化。这也是目前唯一产业化的高温超导材料。高温超导线材具有损耗低、通电能力强(是相同截面积普通铜导线的100倍以上)等特点,其在应用领域的研究发展迅速。

超导线材的应用

超导材料与传统铜、铝等金属材料相比,由于具有零电阻、高通流能力的特性,用其制造的电力设备具有体积小、重量轻、效率高、环保等优点,在能源、电力、交通方面具有重要的应用前景,是推动节能减排与新能源技术发展的最有效途径之一,可在二十一世纪引起电力工业的技术革命。以下是高温超导技术应用的一些例子。高温超导输电电缆。与相同直径的常规电缆相比,高温超导电缆的输电能力要大3-5倍,并且不需要通风冷却的通道,因此占用空间小,开挖铺设的工作量少。英纳超导公司等单位已于2004年研制成了3相、35千伏、2千安、33.5米高温超导电缆并在云南昆明普吉电站实现了并网运行。这组电缆至今还在运行中,是目前世界上并网运行时间最长的高温超导电缆。 高温超导风力发电机。一个特定的风场的发电潜能是一定的,风力发电机的功率越大,其发电效率(发挥风场潜力)就越大。当前,英纳超导公司参与的100千瓦高温超导电动机已研制成功,1兆瓦高温超导电动机的项目也正在进行中。高温超导限流器。高温超导限流器可以起到提高了电网的安全性,同时也可提高电网的效率。英纳超导电缆技术等单位于2007年研制成了35千伏、1200安培饱和铁芯式高温超导限流器并在云南昆明普吉电站实现了并网运行。此外,高温超导技术在冶炼工业、磁悬浮列车、高温超导磁场储能器、高温超导调相器、高温超导磁粒选矿机等都可起到很好的应用。

超导产品迎来曙光

根据世界银行预测,2020年全球超导产业产值将达2440亿美元以上,正如半导体带来的资讯时代,以及由光纤带来的传讯时代,高温超导材料将从根本上改变人类的用电方式,给电力、能源、交通以及其它与电磁有关的科技业带来革命性的发展。

专家认为,2007年以后超导产业将进入高速增长期。今年5月10日,日本住友电气宣布将在大阪的工厂大规模生产铋系高温超导线材。为了抓住超导产业发展的巨大商机,英纳公司计划融资1亿人民币,进行超导线材和超导应用产品的研发和推广。

英纳公司在高温超导线材生产及应用技术领域具有丰富的经验,能够生产多种类型的Bi-2223高温超导长线材,并可根据用户对线材尺寸、套管材料及表面覆材等不同要求为其定制高质量的线材产品,提供如高温超导线圈、磁体、电流引线、超导电缆、超导限流器等超导应用半成品或成品。目前,在国内高温超导应用项目领域,英纳超导公司产品的市场份额已经占到75%以上。