潜力新材料:超导材料

上榜理由

10人曾因它而获得诺贝尔物理学奖

超导材料不仅在临界温度下具有零电阻特性,而且在一定条件下还具有常规导体完全不具备的电磁特性,因而在电气与电子工程领域具有广泛的应用价值。曾有10人因超导材料的研究成果而获得诺贝尔物理学奖。

材料简介

超导材料是一种在一定条件下,能排斥磁力线且呈现出电阻为零的特性的新型材料。目前,已发现有46种元素和几千种合金、化合物可以成为超导材料。超导材料根据临界转变温度可分为低温超导材料和高温超导材料。低温超导材料主要有NbTi 和Nb3Sn 材料等,高温超导材料主要有Bi-Sr-Ca-Cu-O(BSCCO)和Y-Ba-Cu-O(YBCO)材料、MgB2超导材料、铁基超导材料等。

超导材料具有两大显著特性,零电阻和迈斯纳效应,此外还具有同位素效应、量子隧道效应等特性,可利用超导体实现诸如无损耗输电、稳恒强磁场和高速磁悬浮车等,目前超导材料在医疗器械、国防军事、电子通信、电力能源、交通运输等众多领域取得了应用。

应用领域

医疗器械、国防军事、电子通信、电力能源、交通运输、机械工程…

发展历程

1911年,荷兰莱顿实验室Karner Ingh Onns首次发现超导现象;

1935年,超导电性电动力学理论由伦敦兄弟提出;

1950年,巴库斯理论的提出标志着超导理论的正式建立;

20世纪70年代,超导列车进入载人试验阶段;

1986年,钡镧铜氧化物高温超导被发现,超导温度提高到37K;

1987年,锶镧铜氧系超导体出现,超导温度不断提高到140.2K;

1991年,日本公司建造核聚变堆用新型超导线圈;

1992年,日本建造超导船;

1996年,第一条地下高温超导输电电缆由美欧共同制成;

2001年,中国制成钇钡铜氧超导薄膜,达到国际先进水平;

2008年,日本科学家发现铁基高温超导材料,通过FeAs层取代LaOCuS中CuS层所制备层状化合物LaFeAsO1-xFx体系可以实现26K的超导转变;

2013年,国内第一条二代钇系高温超导电缆传输示范线开始建设。

行业发展目标

《中国制造2025》将超导材料列为前沿新材料中需重点发展的一批材料,并提出以下具体发展目标:

潜力新材料:超导材料

超导材料的发展目标


市场规模预

据赛瑞研究预测,到2020年全球超导产业的产值将达到2400亿美元,其中高温超导占60%-70%。

主要研究单位

国内:综艺股份、万东医疗、西部超导、百利电气、沃尔核材、永鼎股份、联创光电、中孚实业、宝胜股份、中天科技、特变电工…

国外:Wah Chang、Oxford、Luvata、Bruker、JASTEC、GE、Siemens、Philips、JEOL、Varian…

应用案例

电力能源:高温超导电缆、超导电机、超导变压器…

潜力新材料:超导材料

超导电缆


磁悬浮列车:电磁推进系统、升降机…

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磁悬浮列车


核磁共振成像仪:提供核磁共振所需的强磁场。

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核磁共振仪

以上内容均节选自《揭秘未来100大潜力新材料(2019年版)》_新材料在线;

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