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超导材料用途广泛 发展前景广阔

2018-05-15 18:54      责任编辑:华昊阳    来源:www.newsijie.com    点击:
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超导材料用途广泛 发展前景广阔

       超导材料是指在一定的低温条件下能呈现出电阻等于零以及排斥磁力线的性质的材料。现已发现有28种元素和几千种合金和化合物可以成为超导体。超导体具有完全导电性、完全抗磁性、通量量子化等特性,在输电、电机、交通运输、航天、微电子、电子计算机、通信、核物理、新能源、生物工程、医疗以及军事装备等领域,都已展现出广阔的发展前景。

       超导材料的用途

       超导材料的用途非常广泛,通常分为三大类:大电流应用(强电应用)、电子学应用(弱电应用)和抗磁性应用。大电流应用包括超导发电、输电和储能;电子学应用包括超导计算机、超导天线、超导微波器件等;抗磁性主要应用于磁悬浮列车和热核聚变反应堆等。 

       在电力方面,超导电缆可大幅降低输电线路损耗,大幅提高线路输送容量;超导变压器可有效降低变压器损耗,减小体积和重量;超导(发)电机可大幅提高电机容量;超导储能可有效提高电网的安全可靠性,减小电网波动;超导限流器可在突发故障发生时限制最大电流,保证切除故障。

       在医疗方面,1998年,Oxford磁体技术公司和西门子公司合作研制了一个用于人体(核磁共振人体成像仪)MRI的高温超导磁体。MRI核磁共振成像也称磁共振成像,是利用核磁共振原理,通过外加梯度磁场检测所发射出的电磁波,绘制出物体内部的结构图像,在物理、化学、医疗、石油化工、考古等方面获得了广泛的应用。国内百万人MRI拥有量远低于国外发达国家,发展前景广阔, MRI 用低温超导材料的需求空间巨大。

       在交通运输方面,使用Bi系高温超导线材的超导磁悬浮列车,悬浮间隙大,速度高,相对于低温超导的磁悬浮列车而言,制冷费用低,智能设备简单。2009年6月15日,国内首列具有完全自主知识产权的实用型中低速磁悬浮列车,在中国北车唐山轨道客车有限公司下线后完成列车调试,这标志着中国已经具备中低速磁悬浮列车产业化的制造能力。超导磁悬浮列车的最主要特征就是其超导元件在相当低的温度下所具有的完全导电性和完全抗磁性。超导磁铁由超导材料制成的超导线圈构成,它不仅电流阻力为零,而且可以传导普通导线根本无法比拟的强大电流,这种特性使其能够制成体积小功率强大的电磁铁。

       在科技实验方面,国际热核聚变实验堆(ITER)计划是目前全球规模最大、影响最深远的国际科研合作项目之一,该项目由欧盟、中国、美国、印度、俄罗斯、 韩国和日本七方合作完成,中方承建项目占比约为 9%。项目从 2006 年启动到2017 年 3 月 13 号中国超导股线竣工,历时大约 10 年时间。ITER 装置是一个能产生大规模核聚变反应的超导托克马克,俗称“人造太阳”, 该装置使用了大量的低温超导材料。

       市场情况

       超导主要分为低温超导材料及高温超导材料两种,低温超导材料的临界转变温度 Tc 小于 30K,需要在液氦温区下工作,而高温超导材料可以在液氮环境下实现超导。新思界产业研究中心发布的《2018-2022年中国超导材料市场深度调研与投资报告》显示,目前超导产业实现应用的几乎全部是低温超导。2011年全球超导市场规模为50.8亿欧元,其中低温超导市场规模达到50.5亿欧元,占比99.41%;2017年,在全球超导市场中,低温超导市场规模占比仍超过90%。

       新思界行业研究员指出,由于超导材料在各项领域的广泛运用,各国对超导材料研发的脚步从未停止过。早在60年代,外国机构就开始研发低温超导材料,直到90年代才开始产业化,我国西北院也在同期开始研发低温超导材料。80年代,高温超导研发成功后,我国除西北院以外的其他机构的低温超导材料研发几乎停止。因此,目前,国内持有低温超导材料及其制备技术的企业主要是西部超导。
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