潛力新材料:超導材料

上榜理由

10人曾因它而獲得諾貝爾物理學獎

超導材料不僅在臨界溫度下具有零電阻特性,而且在一定條件下還具有常規導體完全不具備的電磁特性,因而在電氣與電子工程領域具有廣泛的應用價值。曾有10人因超導材料的研究成果而獲得諾貝爾物理學獎。

材料簡介

超導材料是一種在一定條件下,能排斥磁力線且呈現出電阻為零的特性的新型材料。目前,已發現有46種元素和幾千種合金、化合物可以成為超導材料。超導材料根據臨界轉變溫度可分為低溫超導材料和高溫超導材料。低溫超導材料主要有NbTi 和Nb3Sn 材料等,高溫超導材料主要有Bi-Sr-Ca-Cu-O(BSCCO)和Y-Ba-Cu-O(YBCO)材料、MgB2超導材料、鐵基超導材料等。

超導材料具有兩大顯著特性,零電阻和邁斯納效應,此外還具有同位素效應、量子隧道效應等特性,可利用超導體實現諸如無損耗輸電、穩恆強磁場和高速磁懸浮車等,目前超導材料在醫療器械、國防軍事、電子通信、電力能源、交通運輸等眾多領域取得了應用。

應用領域

醫療器械、國防軍事、電子通信、電力能源、交通運輸、機械工程…

發展歷程

1911年,荷蘭萊頓實驗室Karner Ingh Onns首次發現超導現象;

1935年,超導電性電動力學理論由倫敦兄弟提出;

1950年,巴庫斯理論的提出標誌著超導理論的正式建立;

20世紀70年代,超導列車進入載人試驗階段;

1986年,鋇鑭銅氧化物高溫超導被發現,超導溫度提高到37K;

1987年,鍶鑭銅氧系超導體出現,超導溫度不斷提高到140.2K;

1991年,日本公司建造核聚變堆用新型超導線圈;

1992年,日本建造超導船;

1996年,第一條地下高溫超導輸電電纜由美歐共同製成;

2001年,中國製成釔鋇銅氧超導薄膜,達到國際先進水平;

2008年,日本科學家發現鐵基高溫超導材料,通過FeAs層取代LaOCuS中CuS層所製備層狀化合物LaFeAsO1-xFx體系可以實現26K的超導轉變;

2013年,國內第一條二代釔系高溫超導電纜傳輸示範線開始建設。

行業發展目標

《中國製造2025》將超導材料列為前沿新材料中需重點發展的一批材料,並提出以下具體發展目標:

潛力新材料:超導材料

超導材料的發展目標


市場規模預

據賽瑞研究預測,到2020年全球超導產業的產值將達到2400億美元,其中高溫超導佔60%-70%。

主要研究單位

國內:綜藝股份、萬東醫療、西部超導、百利電氣、沃爾核材、永鼎股份、聯創光電、中孚實業、寶勝股份、中天科技、特變電工…

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

應用案例

電力能源:高溫超導電纜、超導電機、超導變壓器…

潛力新材料:超導材料

超導電纜


磁懸浮列車:電磁推進系統、升降機…

潛力新材料:超導材料

磁懸浮列車


核磁共振成像儀:提供核磁共振所需的強磁場。

潛力新材料:超導材料

核磁共振儀

以上內容均節選自《揭秘未來100大潛力新材料(2019年版)》_新材料在線;

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