超導(dǎo)技術(shù)及其發(fā)展歷程

1、超導(dǎo)技術(shù) 超導(dǎo)技術(shù)的主體是超導(dǎo)材料。簡(jiǎn)而言之，超導(dǎo)材料就是沒有電阻、或電阻極小的導(dǎo)電材料。超導(dǎo)材料最獨(dú)特的性能是電能在輸送過程中幾乎不會(huì)損失。1911年荷蘭物理學(xué)家Onnes發(fā)現(xiàn)汞(水銀)在4.2k附近電阻突然下降為零，他把這種零電阻現(xiàn)象稱為超導(dǎo)電性。?？?#183;卡末林·昂內(nèi)斯 海克·卡末林·昂內(nèi)斯（Heike Onnes，1853年9月21日1926年2月21日），荷蘭物理學(xué)家，超導(dǎo)現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)者，低溫物理學(xué)的奠基人。1853年出生于荷蘭的格羅寧根，1894年創(chuàng)建了萊頓大學(xué)低溫物理實(shí)驗(yàn)室，建立了大型液化氣工廠，1904年液化了氧氣，兩年后又液化了氫氣

2、，并在1908年7月10日首次液化了氦氣，以-269 °C(4K)刷新了人造低溫的新紀(jì)錄。1911年由于對(duì)物質(zhì)在低溫狀態(tài)下性質(zhì)的研究以及液化氦氣，昂內(nèi)斯被授予諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。1923年，昂內(nèi)斯退休，1926年在萊頓逝世。為紀(jì)念他，萊頓大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)室1932年被命名為“卡末林·昂內(nèi)斯實(shí)驗(yàn)室”。汞的電阻突然消失時(shí)的溫度稱為轉(zhuǎn)變溫度或臨界溫度，常用Tc表示。 在一定溫度下具有超導(dǎo)電性的物體稱為超導(dǎo)體。金屬汞是超導(dǎo)體。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)元素周期表中共有26種金屬具有超導(dǎo)電性，它們的轉(zhuǎn)變溫度Tc列于表5-6。從表中可以看到，單個(gè)金屬的超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度都很低，沒有應(yīng)用價(jià)值。因此，人們逐漸轉(zhuǎn)向研

3、究金屬合金的超導(dǎo)電性。表5-7列出一些超導(dǎo)合金的轉(zhuǎn)變溫度，其中Nb3Ge的轉(zhuǎn)變溫度為23.2K，這在70年代算是最高轉(zhuǎn)變溫度超導(dǎo)體了。當(dāng)超導(dǎo)體顯示導(dǎo)材料都是在極低溫下才能進(jìn)入超導(dǎo)態(tài)，假如沒有低溫技術(shù)發(fā)展作為后盾，就發(fā)現(xiàn)不了超導(dǎo)電性，無(wú)法設(shè)想超導(dǎo)材料。這里又一次看到材料發(fā)展與科學(xué)技術(shù)互相促進(jìn)的關(guān)系。 低溫超導(dǎo)材料要用液氦做致冷劑才能呈現(xiàn)超導(dǎo)態(tài)，因此在應(yīng)用上受到很大的限制。人們迫切希望找到高溫超導(dǎo)體，在徘徊了幾十年后，終于在1986年有了突破。（1）瑞士Bednorz和Müller發(fā)現(xiàn)他們研制的La-Ba-CuO混合金屬氧化物具有超導(dǎo)電性，轉(zhuǎn)變溫度為35K。這是超導(dǎo)材料研究上的一次重大突

4、破，打開了混合金屬氧化物超導(dǎo)體的研究方向；（2）接著中、美科學(xué)家發(fā)現(xiàn)Y-Ba-CuO混合金屬氧化物在90K具有超導(dǎo)電性，這類超導(dǎo)氧化物的轉(zhuǎn)變溫度已高于液氮溫度(77K)，高溫超導(dǎo)材料研究獲得重大進(jìn)展。一連串激動(dòng)人心的發(fā)現(xiàn)在世界上掀起了“超導(dǎo)熱”。（3）目前新的超導(dǎo)氧化物系列不斷涌現(xiàn)，如Bi-Ca-CuO，Tl-Ba-Ca-CuO等，它們的超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度超過了120K。高溫超導(dǎo)體的研究方興未艾，人們殷切地期待著室溫超導(dǎo)材料的出現(xiàn)。下面簡(jiǎn)單介紹超導(dǎo)體的一些應(yīng)用。 (1)用超導(dǎo)材料輸電發(fā)電站通過漫長(zhǎng)的輸電線向用戶送電。由于電線存在電阻，使電流通過輸電線時(shí)電能被消耗一部分，如果用超導(dǎo)材料做成超導(dǎo)電纜用于

5、輸電，那么在輸電線路上的損耗將降為零。 (2)超導(dǎo)發(fā)電機(jī)制造大容量發(fā)電機(jī)，關(guān)鍵部件是線圈和磁體。由于導(dǎo)線存在電阻，造成線圈嚴(yán)重發(fā)熱，如何使線圈冷卻成為難題。如果用超導(dǎo)材料制造超導(dǎo)發(fā)電機(jī)，線圈是由無(wú)電阻的超導(dǎo)材料繞制的，根本不會(huì)發(fā)熱，冷卻難題迎刃而解，而且功率損失可減少50%。 (3)磁力懸浮高速列車要使列車速度達(dá)到500kmh-1，普通列車是絕對(duì)辦不到的。如果把超導(dǎo)磁體裝在列車內(nèi)，在地面軌道上敷設(shè)鋁環(huán)，利用它們之間發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，使鋁環(huán)中產(chǎn)生感應(yīng)電流，從而產(chǎn)生磁排斥作用，把列車托起離地面約10cm，使列車能懸浮在地面上而高速前進(jìn)。 可控?zé)岷司圩兒司圩儠r(shí)能釋放出大量的能量。為了使核聚變反應(yīng)持續(xù)不斷

6、，必須在108下將等離子約束起來，這就需要一個(gè)強(qiáng)大的磁場(chǎng)，而超導(dǎo)磁體能產(chǎn)生約束等離子所需要的磁場(chǎng)。人類只有掌握了超導(dǎo)技術(shù)，才有可能把可控?zé)岷司圩冏優(yōu)楝F(xiàn)實(shí)，為人類提供無(wú)窮的能源。研究歷史1911年，荷蘭物理學(xué)家昂尼斯(18531926)發(fā)現(xiàn)，水銀的電阻率并不象預(yù)料的那樣隨溫度降低逐漸減小，而是當(dāng)溫度降到4.15K附近時(shí)，水銀的電阻突然降到零。某些金屬、合金和化合物，在溫度降到絕對(duì)零度附近某一特定溫度時(shí)，它們的電阻率突然減小到無(wú)法測(cè)量的現(xiàn)象叫做超導(dǎo)現(xiàn)象，能夠發(fā)生超導(dǎo)現(xiàn)象的物質(zhì)叫做超導(dǎo)體。超導(dǎo)體由正常態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槌瑢?dǎo)態(tài)的溫度稱為這種物質(zhì)的轉(zhuǎn)變溫度(或臨界溫度)TC?，F(xiàn)已發(fā)現(xiàn)大多數(shù)金屬元素以及數(shù)以千計(jì)的合

7、金、化合物都在不同條件下顯示出超導(dǎo)性。如鎢的轉(zhuǎn)變溫度為0.012K，鋅為0.75K，鋁為1.196K，鉛為7.193K。超導(dǎo)體得天獨(dú)厚的特性，使它可能在各種領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。但由于早期的超導(dǎo)體存在于液氦極低溫度條件下，極大地限制了超導(dǎo)材料的應(yīng)用。人們一直在探索高溫超導(dǎo)體，從1911年到1986年，75年間從水銀的42K提高到鈮三鍺的2322K，才提高了19K。1986年，高溫超導(dǎo)體的研究取得了重大的突破。掀起了以研究金屬氧化物陶瓷材料為對(duì)象，以尋找高臨界溫度超導(dǎo)體為目標(biāo)的“超導(dǎo)熱”。1986年1月，美國(guó)國(guó)際商用機(jī)器公司設(shè)在瑞士蘇黎世實(shí)驗(yàn)室科學(xué)家柏諾茲和繆勒首先發(fā)現(xiàn)鋇鑭銅氧化物是高溫超導(dǎo)體，將

8、超導(dǎo)溫度提高到30K；緊接著，日本東京大學(xué)工學(xué)部又將超導(dǎo)溫度提高到37K；12月30日，美國(guó)休斯敦大學(xué)宣布，美籍華裔科學(xué)家朱經(jīng)武又將超導(dǎo)溫度提高到402K。1987年1月初，日本川崎國(guó)立分子研究所將超導(dǎo)溫度提高到43K；不久日本綜合電子研究所又將超導(dǎo)溫度提高到46K和53K。中國(guó)科學(xué)院物理研究所由趙忠賢、陳立泉領(lǐng)導(dǎo)的研究組，獲得了486K的鍶鑭銅氧系超導(dǎo)體，并看到這類物質(zhì)有在70K發(fā)生轉(zhuǎn)變的跡象。2月15日美國(guó)報(bào)道朱經(jīng)武、吳茂昆獲得了98K超導(dǎo)體。2月20日，中國(guó)也宣布發(fā)現(xiàn)100K以上超導(dǎo)體。3月3日，日本宣布發(fā)現(xiàn)123K超導(dǎo)體。3月12日中國(guó)北京大學(xué)成功地用液氮進(jìn)行超導(dǎo)磁懸浮實(shí)驗(yàn)。3月27日

9、美國(guó)華裔科學(xué)家又發(fā)現(xiàn)在氧化物超導(dǎo)材料中有轉(zhuǎn)變溫度為240K的超導(dǎo)跡象。很快日本鹿兒島大學(xué)工學(xué)部發(fā)現(xiàn)由鑭、鍶、銅、氧組成的陶瓷材料在14溫度下存在超導(dǎo)跡象。高溫超導(dǎo)體的巨大突破，以液態(tài)氮代替液態(tài)氦作超導(dǎo)制冷劑獲得超導(dǎo)體，使超導(dǎo)技術(shù)走向大規(guī)模開發(fā)應(yīng)用。氮是空氣的主要成分，液氮制冷機(jī)的效率比液氦至少高10倍，所以液氮的價(jià)格實(shí)際僅相當(dāng)于液氦的1/100。液氮制冷設(shè)備簡(jiǎn)單，因此，現(xiàn)有的高溫超導(dǎo)體雖然還必須用液氮冷卻，但卻被認(rèn)為是20世紀(jì)科學(xué)上最偉大的發(fā)現(xiàn)之一。1997年，研究人員發(fā)現(xiàn)，金銦合金在接近絕對(duì)零度時(shí)既是超導(dǎo)體同時(shí)也是磁體。1999年科學(xué)家發(fā)現(xiàn)釕銅化合物在45K（230.15）時(shí)具有超導(dǎo)電性。由

10、于該化合物獨(dú)特的晶體結(jié)構(gòu)，它在計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)中的應(yīng)用潛力將是非常巨大的。自2007年12月開始，中國(guó)科學(xué)院物理研究所的陳根富博士已投入到鑭氧鐵砷非摻雜單晶體的制備中。2007年2月18日，日本東京工業(yè)大學(xué)的細(xì)野秀雄教授和他的合作者在美國(guó)化學(xué)會(huì)志上發(fā)表了一篇兩頁(yè)的文章，指出氟摻雜鑭氧鐵砷化合物在零下247.15時(shí)即具有超導(dǎo)電性。在長(zhǎng)期研究中保持著跨界關(guān)注習(xí)慣的陳根富和王楠林研究員立即捕捉到了這一消息的價(jià)值，王楠林小組迅速轉(zhuǎn)向制作摻雜樣品，他們?cè)谝恢軆?nèi)實(shí)現(xiàn)了超導(dǎo)并測(cè)量了基本物理性質(zhì)。幾乎與此同時(shí)，物理所聞?；⒀芯拷M通過在鑭氧鐵砷材料中用二價(jià)金屬鍶替換三價(jià)的鑭，發(fā)現(xiàn)有臨界溫度為零下248.15以上的

11、超導(dǎo)電性。2008年3月25日和3月26日，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)陳仙輝組和物理所王楠林組分別獨(dú)立發(fā)現(xiàn)臨界溫度超過零下233.15的超導(dǎo)體，突破麥克米蘭極限，證實(shí)為非傳統(tǒng)超導(dǎo)。2008年3月29日，中國(guó)科學(xué)院院士、物理所研究員趙忠賢領(lǐng)導(dǎo)的小組通過氟摻雜的鐠氧鐵砷化合物的超導(dǎo)臨界溫度可達(dá)零下221.15，4月初該小組又發(fā)現(xiàn)無(wú)氟缺氧釤氧鐵砷化合物在壓力環(huán)境下合成超導(dǎo)臨界溫度可進(jìn)一步提升至零下218.15。2009年10月10日，美國(guó)科學(xué)家合成物質(zhì)(Tl4Ba)Ba2Ca2Cu7O13+,將超導(dǎo)溫度提高到254K，距離冰點(diǎn)僅19，對(duì)于推廣超導(dǎo)的實(shí)際應(yīng)用具有極大的意義。超導(dǎo) 編輯詞條超導(dǎo)，一般是指

12、超導(dǎo)電性，即在低溫環(huán)境下某些物質(zhì)呈現(xiàn)出零電阻的性質(zhì)。超導(dǎo)做動(dòng)詞的時(shí)候，指超導(dǎo)體的無(wú)阻導(dǎo)電行為。另外，有時(shí)候在不引起混淆的情況下，也簡(jiǎn)稱超導(dǎo)體為超導(dǎo)?；拘畔l(fā)展歷程折疊編輯本段1911年卡末林·昂內(nèi)斯意外地發(fā)現(xiàn)，將汞冷卻到268.98時(shí)，汞的電阻突然消失；后來他發(fā)現(xiàn)許多金屬和合金都具有與上述汞相類似的低溫下失去電阻的特性 。1913年卡末林·昂內(nèi)斯在諾貝爾領(lǐng)獎(jiǎng)演說中指出：低溫下金屬電阻的消失“不是逐漸的，而是突然的”，水銀在4.2K進(jìn)入了一種新狀態(tài)，由于它的特殊導(dǎo)電性能，可以稱為超導(dǎo)態(tài)” 。1932年霍爾姆和卡末林·昂內(nèi)斯都在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，隔著極薄一層氧化物的兩塊處

13、于超導(dǎo)狀態(tài)的金屬，沒有外加電壓時(shí)也有電流流過。1933年荷蘭的邁斯納和奧森菲爾德共同發(fā)現(xiàn)了超導(dǎo)體的一個(gè)極為重要的性質(zhì)，1935年德國(guó)人倫敦兄弟提出了一個(gè)超導(dǎo)電性的電動(dòng)力學(xué)理論。1950年美籍德國(guó)人弗茹里赫與美國(guó)伊利諾斯大學(xué)的巴丁經(jīng)過復(fù)雜的研究和推論后，同時(shí)提出：超導(dǎo)電性是電子與晶格振動(dòng)相互作用而產(chǎn)生的。他們都認(rèn)為金屬中的電子在點(diǎn)陣中被正離子所包圍，正離子被電子吸引而影響到正離子振動(dòng)，并吸引其它電子形成了超導(dǎo)電流。接著，美國(guó)伊利諾斯大學(xué)的巴丁、庫(kù)柏和斯里弗提出超導(dǎo)電量子理論，他們認(rèn)為：在超導(dǎo)態(tài)金屬中電子以晶格波為媒介相互吸引而形成電子對(duì)，無(wú)數(shù)電子對(duì)相互重疊又常常互換搭配對(duì)象形成一個(gè)整體，電子對(duì)作

14、為一個(gè)整體的流動(dòng)產(chǎn)生了超導(dǎo)電流。由于拆開電子對(duì)需要一定能量，因此超導(dǎo)體中基態(tài)和激發(fā)態(tài)之間存在能量差，即能隙。這一重要的理論預(yù)言了電子對(duì)能隙的存在，成功地解釋了超導(dǎo)現(xiàn)象，被科學(xué)家界稱作“巴庫(kù)斯理論”。這一理論的提出標(biāo)志著超導(dǎo)理論的正式建立，使超導(dǎo)研究進(jìn)入了一個(gè)新的階段。1953年畢派德推廣了倫敦的概念并得到與實(shí)驗(yàn)基本相符的超導(dǎo)穿透深度的數(shù)值，1960-1961年美籍挪威人賈埃瓦用鋁做成隧道元件進(jìn)行超導(dǎo)實(shí)驗(yàn)，直接觀測(cè)到了超導(dǎo)能隙，證明了巴庫(kù)斯理論。他在大量實(shí)驗(yàn)中，曾多次測(cè)量到零電壓的超導(dǎo)電流，但未引起他的重視。1962年僅20多歲的劍橋大學(xué)實(shí)驗(yàn)物理研究生約瑟夫遜在著名科學(xué)家安德森指導(dǎo)下研究超導(dǎo)體能

15、隙性質(zhì)，他提出在超導(dǎo)結(jié)中，電子對(duì)可以通過氧化層形成無(wú)阻的超導(dǎo)電流，這個(gè)現(xiàn)象稱作直流約瑟夫遜效應(yīng)。當(dāng)外加直流電壓為V時(shí)，除直流超導(dǎo)電流之外，還存在交流電流，這個(gè)現(xiàn)象稱作交流約瑟夫遜效應(yīng)。將超導(dǎo)體放在磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)透入氧化層，這時(shí)超導(dǎo)結(jié)的最大超導(dǎo)電流隨外磁場(chǎng)大小作有規(guī)律的變化。約瑟夫遜的這一重要發(fā)現(xiàn)為超導(dǎo)體中電子對(duì)運(yùn)動(dòng)提供了證據(jù)，使對(duì)超導(dǎo)現(xiàn)象本質(zhì)的認(rèn)識(shí)更加深入。約瑟夫森效應(yīng)成為微弱電磁信號(hào)探測(cè)和其他電子學(xué)應(yīng)用的基礎(chǔ)。70年代超導(dǎo)列車成功地進(jìn)行了載人可行性試驗(yàn)。超導(dǎo)列車是在車上安裝強(qiáng)大的超導(dǎo)磁體，地上安放一系列金屬環(huán)狀線圈。當(dāng)車輛行進(jìn)時(shí)，車上的磁體在地上的線圈中感應(yīng)起相反的磁極，使兩者的斥力將車子浮出

16、地面。車輛在電機(jī)牽引下無(wú)摩擦地前進(jìn)，時(shí)速可高達(dá)500千米。1986年1月在美國(guó)國(guó)際商用機(jī)器公司設(shè)在瑞士蘇黎世實(shí)驗(yàn)室中工作的科學(xué)家柏諾茲和繆勒，首先發(fā)現(xiàn)鋇鑭銅氧化物是高溫超導(dǎo)體，將超導(dǎo)溫度提高到30K；緊接著，日本東京大學(xué)工學(xué)部又將超導(dǎo)溫度提高到37K。1987年1月初日本川崎國(guó)立分子研究所將超導(dǎo)溫度提高到43K；不久日本綜合電子研究所又將超導(dǎo)溫度提高到46K和53K。中國(guó)科學(xué)院物理研究所由趙忠賢、陳立泉領(lǐng)導(dǎo)的研究組，獲得了486K的鍶鑭銅氧系超導(dǎo)體，并看到這類物質(zhì)有在70K發(fā)生轉(zhuǎn)變的跡象。1987年2月16日美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)宣布，朱經(jīng)武與吳茂昆獲得轉(zhuǎn)變溫度為98K的超導(dǎo)體。1987年2月20

17、日中國(guó)也宣布發(fā)現(xiàn)100K以上超導(dǎo)體。1987年3月3日，日本宣布發(fā)現(xiàn)123K超導(dǎo)體，1987年3月12日中國(guó)北京大學(xué)成功地用液氮進(jìn)行超導(dǎo)磁懸浮實(shí)驗(yàn)。 1987年3月27日美國(guó)華裔科學(xué)家又發(fā)現(xiàn)在氧化物超導(dǎo)材料中有轉(zhuǎn)變溫度為240K的超導(dǎo)跡象。1987年12月30 美國(guó)休斯敦大學(xué)宣布，美籍華裔科學(xué)家朱經(jīng)武又將超導(dǎo)溫度提高到40.2K1987年日本鐵道綜合技術(shù)研究所的“MLU002”號(hào)磁懸浮實(shí)驗(yàn)車開始試運(yùn)行。1991年3月日本住友電氣工業(yè)公司展示了世界上第一個(gè)超導(dǎo)磁體。1991年10月日本原子能研究所和東芝公司共同研制成核聚變堆用的新型超導(dǎo)線圈。該線圈電流密度達(dá)到每平方毫米40安培，為過去的3倍多，

18、達(dá)到世界最高水準(zhǔn)。該研究所把這個(gè)線圈大型化后提供給國(guó)際熱核聚變堆使用。這個(gè)新型磁體使用的超導(dǎo)材料是鈮和錫的化合物。1992年1月27日第一艘由日本船舶和海洋基金會(huì)建造的超導(dǎo)船“大和”1號(hào)在日本神戶下水試航。超導(dǎo)船由船上的超導(dǎo)磁體產(chǎn)生強(qiáng)磁場(chǎng)，船兩側(cè)的正負(fù)電極使水中電流從船的一側(cè)向另一側(cè)流動(dòng)，磁場(chǎng)和電流之間的洛倫茲力驅(qū)動(dòng)船舶高速前進(jìn)。這種高速超導(dǎo)船直到目前尚未進(jìn)入實(shí)用化階段，但實(shí)驗(yàn)證明，這種船舶有可能引發(fā)船舶工業(yè)爆發(fā)一次革命，就像當(dāng)年富爾頓發(fā)明輪船最后取代了帆船那樣。1992年一個(gè)以巨型超導(dǎo)磁體為主的超導(dǎo)超級(jí)對(duì)撞機(jī)特大型設(shè)備，于美國(guó)得克薩斯州建成并投入使用，耗資超過82億美元。 1996年改進(jìn)高溫

19、超導(dǎo)電線的研究工作取得進(jìn)展，制成了第一條地下輸電電纜。歐洲電纜巨頭皮雷利電纜公司、美國(guó)超導(dǎo)體公司和舊金山的電力研究所的工人，共同把6000米長(zhǎng)的鉍、鍶、鈣、銅和氧制成的線纏繞到一根保持超導(dǎo)溫度的液氮的空管子上。2001年4月，340米鉍系高溫超導(dǎo)線在清華大學(xué)應(yīng)用超導(dǎo)研究中心研制成功，并于年末建成第一條鉍系高溫線材生產(chǎn)線。2001年5月，北京有色金屬研究總院采用自行設(shè)計(jì)研制的設(shè)備，成功地制備出國(guó)內(nèi)最大面積的高質(zhì)量雙面釔鋇銅氧超導(dǎo)薄膜，達(dá)到國(guó)際同類材料的先進(jìn)水平 2001年7月，香港科技大學(xué)宣布成功開發(fā)出全球最細(xì)的納米超導(dǎo)線。中國(guó)超導(dǎo)臨界溫度已提高到零下120攝氏度即153K左右。發(fā)展折疊編輯本段

20、超導(dǎo)現(xiàn)象早在1911年就為世人所知。目前我國(guó)關(guān)于超導(dǎo)技術(shù)的各項(xiàng)研發(fā)均已步入正軌，且進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化運(yùn)作，現(xiàn)已普遍運(yùn)營(yíng)在電力行業(yè)、通信領(lǐng)域、軍事領(lǐng)域以及醫(yī)療領(lǐng)域等。前瞻產(chǎn)業(yè)研究院發(fā)布的中國(guó)超導(dǎo)行業(yè)發(fā)展前景與投資戰(zhàn)略規(guī)劃分析報(bào)告前瞻在我國(guó)關(guān)于超導(dǎo)的研發(fā)中，超導(dǎo)材料經(jīng)營(yíng)經(jīng)歷了低溫到高溫的研發(fā)，第一代材料已經(jīng)研究成熟，第二代材料由于其成本低更適用于產(chǎn)業(yè)化運(yùn)作而被市場(chǎng)看好;超導(dǎo)產(chǎn)品品類逐漸增加，現(xiàn)已進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化運(yùn)作的有超導(dǎo)電纜、超導(dǎo)限流器、超導(dǎo)濾波器、超導(dǎo)儲(chǔ)能等。雖然與國(guó)際尚有一定的差距，但部分領(lǐng)域的研發(fā)已經(jīng)處于國(guó)際先進(jìn)水平。由于超導(dǎo)技術(shù)被認(rèn)為將在一定程度上決定一個(gè)國(guó)家智能電網(wǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力，因此，對(duì)于超導(dǎo)產(chǎn)業(yè)而言，

21、“十二五”期間，我國(guó)智能電網(wǎng)的全面建設(shè)將給該產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供良好的發(fā)展契機(jī)。超導(dǎo)產(chǎn)業(yè)或?qū)⒂瓉怼笆晔丁钡目焖僭鲩L(zhǎng)，未來十年我國(guó)超導(dǎo)市場(chǎng)的規(guī)模約為1300-1600億元，預(yù)計(jì)到2020年，該產(chǎn)值將達(dá)到750億美元。由于超導(dǎo)技術(shù)壁壘高，雖然各類超導(dǎo)材料企業(yè)以及電線電纜類生產(chǎn)企業(yè)相繼進(jìn)入超導(dǎo)產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)，但全球僅少數(shù)研究機(jī)構(gòu)掌握相關(guān)技術(shù)，且尚未有企業(yè)實(shí)現(xiàn)大規(guī)模商業(yè)化生產(chǎn)，市場(chǎng)呈現(xiàn)壟斷格局，因此市場(chǎng)的最先進(jìn)入者將因豐富的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)占據(jù)明顯的優(yōu)勢(shì)地位，成為市場(chǎng)的領(lǐng)導(dǎo)者?；痉诸愓郫B編輯本段超導(dǎo)材料按其化學(xué)成分可分為元素材料、合金材料、化合物材料和超導(dǎo)陶瓷。超導(dǎo)元素：在常壓下有28種元素具超導(dǎo)電性，其中鈮（Nb

22、）的Tc最高，為9.26K。電工中實(shí)際應(yīng)用的主要是鈮和鉛(Pb，Tc=7.201K)，已用于制造超導(dǎo)交流電力電纜、高Q值諧振腔等。 合金材料： 超導(dǎo)元素加入某些其他元素作合金成分， 可以使超導(dǎo)材料的全部性能提高。如最先應(yīng)用的鈮鋯合金(Nb-75Zr)，其Tc為10.8K，Hc為8.7特。繼后發(fā)展了鈮鈦合金，雖然Tc稍低了些，但Hc高得多，在給定磁場(chǎng)能承載更大電流。其性能是Nb-33Ti，Tc=9.3K，Hc=11.0特；Nb-60Ti，Tc=9.3K，Hc=12特(4.2K)。目前鈮鈦合金是用于78特磁場(chǎng)下的主要超導(dǎo)磁體材料。鈮鈦合金再加入鉭的三元合金，性能進(jìn)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。超導(dǎo)化合物:超導(dǎo)元素與其他元素化合常有很好的超導(dǎo)性能。如已大量使用的Nb3Sn，其Tc=18.1K，Hc=24.5特。其他重要的超導(dǎo)化合物還有V3Ga，Tc=16.8K，Hc=24特；Nb3Al，Tc