超導(dǎo)現(xiàn)象從1911年發(fā)現(xiàn)至今已超過(guò)100年，超導(dǎo)材料的物質(zhì)結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及品種逐漸清晰，并開(kāi)始漸漸走近百姓生活。而中國(guó)科學(xué)院電工所馬衍偉領(lǐng)導(dǎo)的研究組，始終在高性能鐵基超導(dǎo)材料的研制中保持國(guó)際領(lǐng)先水平，2008年他們制備出世界首根鐵基高溫超導(dǎo)線(xiàn)帶材，現(xiàn)在，他們將其載流性能提高國(guó)際最高紀(jì)錄，邁入實(shí)用化門(mén)檻，為后續(xù)的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，將把電力科技的發(fā)展帶入一個(gè)嶄新的階段。

據(jù)《中國(guó)科學(xué)報(bào)》報(bào)道，日前，中科院電工研究所馬衍偉研究組成功研制出國(guó)際第一根10米量級(jí)的高性能122型鐵基超導(dǎo)長(zhǎng)線(xiàn)，實(shí)現(xiàn)了鐵基超導(dǎo)線(xiàn)帶材領(lǐng)域的新突破。相關(guān)成果發(fā)表于《物理學(xué)C輯》。

中國(guó)科學(xué)院電工所應(yīng)用超導(dǎo)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室副主任馬衍偉

超導(dǎo)是20世紀(jì)最重大的科學(xué)發(fā)現(xiàn)之一，指的是某些材料在溫度降低到某一臨界溫度電阻突然消失的現(xiàn)象，具備這種特性的材料稱(chēng)為超導(dǎo)體。高溫超導(dǎo)體并不是大多數(shù)人認(rèn)為的幾百幾千的高溫，只是相對(duì)原來(lái)超導(dǎo)所需的超低溫高許多的溫度，通常是指在液氮溫度(77 K)以上超導(dǎo)的材料。

鐵基超導(dǎo)體是繼發(fā)現(xiàn)于1986年的銅氧化物超導(dǎo)體之后的第二個(gè)高溫超導(dǎo)體系，在高場(chǎng)領(lǐng)域具有獨(dú)特的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，是目前凝聚態(tài)物理領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。在實(shí)際應(yīng)用中，需要將超導(dǎo)體制備成線(xiàn)帶材進(jìn)行電流傳輸或磁體繞制，因此，研發(fā)高載流性能的超導(dǎo)線(xiàn)材及其規(guī)?；苽浼夹g(shù)，是實(shí)現(xiàn)鐵基超導(dǎo)材料強(qiáng)電應(yīng)用的關(guān)鍵。

此前，馬衍偉課題組在國(guó)際上研制出首根鐵基超導(dǎo)線(xiàn)材。2014年制備的122型鐵基超導(dǎo)帶材傳輸電流性能在4.2K/14T下，達(dá)到10萬(wàn)安培每平方厘米，標(biāo)示著我國(guó)已率先邁入實(shí)用化門(mén)檻。最近，該研究組在鐵基超導(dǎo)線(xiàn)帶材的低成本制備方面也取得了重要進(jìn)展，開(kāi)發(fā)出采用純銅作為包套材料的高性能122型超導(dǎo)帶材。

在獲得優(yōu)質(zhì)短樣的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)高性能長(zhǎng)線(xiàn)的制備是新型鐵基超導(dǎo)材料走向大規(guī)模應(yīng)用的必由之路，也是其重大技術(shù)難點(diǎn)之一。該課題組通過(guò)對(duì)制備過(guò)程中涉及的相組分與微結(jié)構(gòu)控制、界面復(fù)合體均勻加工等關(guān)鍵技術(shù)的系統(tǒng)研究，最終成功研制出長(zhǎng)度達(dá)11米的高性能122型鐵基超導(dǎo)長(zhǎng)線(xiàn)，其傳輸電流性能在10特斯拉的磁場(chǎng)下超過(guò)18400安培每平方厘米，從而為后續(xù)的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

鐵基高溫超導(dǎo)研究有多重要?2014年1月10日，在人民大會(huì)堂舉行的國(guó)家科學(xué)技術(shù)大會(huì)上，由趙忠賢(中國(guó)科學(xué)院物理研究所)，陳仙輝(中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué))，王楠林(中國(guó)科學(xué)院物理研究所)，聞?；?中國(guó)科學(xué)院物理研究所)，方忠(中國(guó)科學(xué)院物理研究所)完成的“40K以上鐵基高溫超導(dǎo)體的發(fā)現(xiàn)及若干基本物理性質(zhì)的研究”獲得2013年度國(guó)家自然科學(xué)一等獎(jiǎng)，而該獎(jiǎng)項(xiàng)已空缺三年。

超導(dǎo)應(yīng)用產(chǎn)品是超導(dǎo)行業(yè)的載體。超導(dǎo)應(yīng)用產(chǎn)品有超導(dǎo)電纜、超導(dǎo)限流器、超導(dǎo)濾波器、超導(dǎo)儲(chǔ)能、風(fēng)力超導(dǎo)發(fā)電機(jī)和超導(dǎo)變壓器等，應(yīng)用產(chǎn)品負(fù)載著超導(dǎo)材料，體現(xiàn)材料的核心價(jià)值，是超導(dǎo)行業(yè)的載體。

超導(dǎo)應(yīng)用產(chǎn)品具有廣闊的市場(chǎng)空間。從盈利能力來(lái)講，超導(dǎo)應(yīng)用產(chǎn)品毛利率約50%左右。

早在幾年前，就有券商發(fā)表研究報(bào)告指出，超導(dǎo)市場(chǎng)的潛在規(guī)模達(dá)到2000億元，其中核心的超導(dǎo)材料占比30%-40%，約800億元左右。

目前國(guó)內(nèi)超導(dǎo)材料主要是依賴(lài)于美國(guó)和日本進(jìn)口，價(jià)格昂貴，占超導(dǎo)應(yīng)用產(chǎn)品50%左右的成本。從整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈價(jià)值來(lái)看，超導(dǎo)材料占超導(dǎo)設(shè)備40%-50%的成本。超導(dǎo)行業(yè)的發(fā)展必將引發(fā)對(duì)超導(dǎo)材料大量的需求，因此，超導(dǎo)行業(yè)要發(fā)展壯大，超導(dǎo)材料必須要實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化。