第３０卷第３期２０１１年３月
中国材料进展
ＭＡＴＥＲＩＡＬＳＣＨｌＮＡ
Ｖ０１．３０Ｎｏ．３
Ｍａｒ．２０ｌｌ
实用超导材料的发展演变及其前景展望
蔡传兵，刘志勇，鲁玉明
（上海大学超导与应用技术研究中心，上海２００４４４）
摘
要：超导现象发现１００年以来，各类新型超导体层出不穷，然而由于本征特性、低温条件、合成技术及环境因素等限制
使许多超导材料失去了实用性。首先简要概述了超导材料的应用，特别是在先进电网中的应用需求和前景，分析了国内外几种典犁的实用超导材料的发展趋势和市场需求情况。给出了主要发达围家及我国的超导发展计划，指出了当前发展新型电力
传输材料——第二代高温超导带材的必要性，并以上海市为例粗略展望了第二代高温超导带材及其强电应用技术包括城市电
缆、超导限流器、超导变压器、超导电机等发展对社会生活和传统产业的重要影响和贡献。
关键词：实用超导材料；第二代高温超导带材；先进电力传输中图分类号：０５１１．９
文献标识码：Ａ
文章编号：１６７２—３９６２（２０１１）０３—０００１—０８
ＥｖｏｌｖｅｍｅｎｔａｎｄＰｒｏｓｐｅｃｔｏｆＰｒａｃｔｉｃａｌ
ＳｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇＴⅥａｔｅｒｉａｌｓ
ＣＡＩＣｈｕａｎｂｉｎｇ，ＬＩＵＺｈｉｙｏｎｇ，ＬＵＹｕｍｉｎｇ
（Ｒｅｓｅａｒｃｈ
ＣｅｎｔｅｒｆｏｒＳｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓａｎｄＡｐｐｌｉｅｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ，ＳｈａｎｇｈａｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ
２００４４４，Ｃｈｉｎａ）
ｗａｓｄｉｓｃｏｖｅｒｅｄａｃｅｎｔｕｒｙａｇｏ，ｖａ—ｏｕｓｎｅｗｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓｈａｖｅｂｅｅｎｆｏｕｎｄｅｎｄ—
ｎｕｍｂｅｒｏｆｌｅｓｓｌｙ．Ｈｏｗｅｖｅｒ，ａｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓｈａｖｅｌｏｓｔｔｈｅｉｒｐｒａｃｔｉｃａｌａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｄｕｏｔｏｌｉｍｉｔａｔｉｏｎｓｆｒｏｍｔｈｅｉｎｔｒｉｎｓｉｃ
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｓｉｎｃｅｔｈｅｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ
ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ，ｌｏｗ—ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔ，ｓｙｎｔｈｅｓｉｓｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ，ａｎｄｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｆａｃｔｏｒｓ．ＡｖａｒｉｅｔｙｏｆａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｆｏｒＳＵ—
ｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇｍａｔｅｒｉａｌｓａｒｅｓｕｍｍａｒｉｚｅｄｐａｒｔｉｃｕｌａｒｌｙｗｉｔｈｒｅｓｐｅｃｔｔｏｔｈｅｆｉｅｌｄｏｆａｄｖａｎｃｅｄｐｏｗｅｒｇｒｉｄｓｉｎｔｈｅｎｅａｒｆｕｔｕｒｅ．Ｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔａｎｄｅｖｏｌｖｅｍｅｎｔｏｆｐｒａｃｔｉｃａｌｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇｍａｔｅｒｉａｌｓａｒｅａｎａｌｙｚｅｄ，ｔｏｇｅｔｈｅｒｗｉｔｈｔｈｅｍａｒｋｅｔｄｅｍａｎｄｓ．Ｎａｔｉｏｎａｌｐｒｏｊｅｃｔｓｒｅｇａｒｄｉｎｇｓｕｐｅｒｒｏｎｄｕｒｔｉｎｇａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｆｏｒａｆｅｗｍａｊｏｒａｄｖａｎｃｅｄｃｏｕｎｔｒｉｅｓａｒｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄａｓｗｅｌｌ，ａｎｄｔｈｅｎｅｃｅｓｓａｒｉｅｓ，ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅａｎｄｃｏｎｔｒｉｂｕｔｉｏｎｓ
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ｇｒｉｄｃａｂｌｅｓ，ｆａｕｌｔ
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ｅｔｃ．ｉｎｔｈｅｍｅｔｒｏｐｏｌｉｓｌｉｋｅＳｈａｎｇｈａｉ，ａｒｅｒｏｕｇｈｌｙｉｎｄｉｃａｔｅｄ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｐｒａｃｔｉｃａｌｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇｍａｔｅｒｉａｌｓ；ｔｈｅ２ｎｄｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇｔａｐｅｓ；ａｄｖａｎｃｅｄｐｏｗｅｒｇ—ｄ
研究。
１
刖置
基于双轴织构和薄膜外延技术的第２代高温超导带材，由于克服，晶界弱连接和拥有大量位错缺陷提供的高密度的磁通钉扎中心，在液氮温区具有高的不可逆磁场，就磁场中的超导载流能力而言，它为目前最佳的实用超导材料。更为可贵的是，其技术使用价廉的Ｎｉ基合金或一般的不锈钢带作为衬底，材料成本明显低于第１代Ｂｉ系高温超导带材。第２代高温超导带材已经成为发展超导电力应用的基础和必然选择，因此当前，世界主要发达国家均争先恐后地进行研发。
近年来，美、日、韩和欧洲多国，已先后成功研制出长度超过１００ｍ。最长达到１
０００
自从１９１１年荷兰物理学家ＫａｍｅｒｌｉｎｇＯｎｎｅｓ发现超导现象以来，超导材料的发展经过了一个从简单金属到复杂化合物，即由一元系到二元系、三元系直至多元系及高分子体系的过程。在上世纪８０代末发现铜氧化物超导体之后，在新世纪之初又有两类比较接近实用的超导材料被发现，即ＭｇＢ：和Ｆｅ基超导体，新璎超导体可谓层出不穷。然而，由于各自不问的本征特性、低温条件、合成技术及其环境污染等因素，各类超导体的实用化水平相差很大，有的基本失去实用性，仅能适于基础
ｍ且能够传输１００
Ａ
收稿日期：２０１１－０２一ｌｌ
基金项目：国家８６３计划项目（２００９ＡＡ０３２２１Ｍ）；国家９７３计划项
目（２０１ｌＣＢＡ００１０５）；上海市科委科技攻关项目
（ＪＯｄｚｌ２０３５００）
以上超导电流的第２代高温超导带材，使氧化物高温超导材料在能源、电力、交通运输、强磁体和军事领域的
大规模应用成为可能，应用第２代高温超导带材进行的
电力示范工程也在不断增加。可以预见，正如半导体带
通信作者：蔡传兵，男。１９６５年生，教授，博士生导师
２
中国材料进展
第３０卷
来了资讯时代、光纤带来了传讯时代，高温超导材料将从根本上改变人类的用电方式，给电力、能源、交通以及其它与电磁有关的科技业带来革命性的发展。本文在简要概述超导材料应用，主要是强电应用之后，分析几种典型的实用超导材料的发展趋势和市场需求，进而明
超导材料已经进入产业化阶段，实用化超导材料研究主要集中在铜氧化物的高温超导材料。
虽然近年来各类新型超导材料层出不穷，包括２０００年发现的二元化合物ＭｇＢ：和２００８年发现的ＦｅＡｓ超导材料。然而从实用的角度，特别是就电力能源系统的强电应用而占，只有Ｂｉ、Ｙ系材料才有市场价值。Ｆｅ、Ｔｌ和Ｈｇ系由于含有环境危害元素和特殊的制备工艺，失去了作为一种实用超导材料的广泛性和普适性。
确当前发展新型电力传输材料——第二代高温超导带材
的必要性。并将以上海市为例粗略展望对第２代高温超
导带材及其强电应用技术对社会生活和传统产业的晕要
影响和贡献。２
上世纪９０年代末，随着第ｌ代Ｂｉ系超导材料的制备技术取得重大突破，高温超导线材很快形成产业化生
产能力，极大地促进ｒ超导应用技术的发展，如高温超导电缆、高温超导限流器、高温超导变压器、高温超导电动机等已经进入示范运行阶段。超导电力技术的应用可望提升电力工业的发展水平和促进电力业的重大变革。因此，世界主要发达国家均把超导电力技术视为具有经济战略意义的高新技术。美国能源部认为超导电力
超导材料及其应用概述
超导材料除零电阻特性外，还具有完伞抗磁性和宏
观量子效应等诸多常规材料所不具备的奇特性质。利用超导体的这些特性可以传输大电流、获得强磁场、实现
磁悬浮、检测微弱磁场信号等，因此超导材料，“泛应用于电力、电子、军事、医疗、交通运输、高能物理等许
多领域。
目前，超导材料已发现上千种，包括单质、合金和化合物。从１９１１年第１次发现超导现象到１９８５年，超导转变温度最高为铌三锗的２３Ｋ，这些超导材料工作在液氦环境，一般称为低温超导材料。１９８６年，Ｂｅｄｎｏｒｚ和Ｍｕｌｌｅｒ发现了ｒ达到３０Ｋ的Ｌａ—Ｂａ－Ｃｕ．Ｏ超导体，标志着高温超导研究的开始。紧接着发现了ｔ超过液氮温度（７７Ｋ）的Ｙ－Ｂａ—Ｃｕ－Ｏ（ＹＢＣＯ，ｒ＝９２Ｋ）、Ｂｉ・Ｓｒ－Ｃａ－Ｃｕ．Ｏ（Ｂｉ２２２３，ｒ＝１
１２７
１０
技术将是２ｌ世纪电力工业唯一的高技术储备，发展高
温超导电力技术是检验美国将科学发现转化为应用技术能力的重大实践，而日本新能源开发机构（ＮＥＤＯ）则认为发展高温超导电力技术是在２ｌ世纪的高技术竞争中保持尖端优势的关键所在。可见，超导技术越来越成为
１种不可替代的具有经济战略意义和巨大发展潜力的高
新技术。
高温超导材料町广泛应用于电力、电子、医疗、国防军事、交通运输、高能物理等领域，大致可分为两大类：大电流应用（强电应用）、电子学应用（弱电应用）（见表１）。超导技术越来越成为１种不可替代的具有经
Ｋ），ＴＩ—Ｂａ．Ｃｕ．Ｏ（Ｔ１２２２３，ｒ＝
Ｋ）和Ｈｇ—Ｂａ—Ｃａ．Ｃｕ－０（Ｈｇｌ２２３，ｒ＝１３４Ｋ）等系列氧
化物高温超导材料，它们可以工作在廉价的液氮环境，这类材料被称为高温超导材料。１９９０年以前，实用化
超导材料的研究主要集中在低温超导材料。目前，低温
表１
Ｔａｂｌｅ
ｌ
济战略意义和巨大发展潜力的高新技术，将会对国民经
济和人类社会的发展产生巨大推动作用。特别值得指出
高温超导材料的强电和弱电应用
Ｐｏｗｅｒａｎｄｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｆｏｒｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇｍａｔｅｒｉａｌｓ
第３婀蔡传兵等：炎甩超导材料的发展演变及其前景屉单
３
的是：高船超导线带材可制备成各樊器件，包括超导储能、变压器，电－境限漉器等等Ｊ－连用于先进也罔
之巾（见ＩｔｌＩ）。ｍ如光纤的发明储生崭新的信息时
免这些损失，还可Ｈ节约大噩的盘属材料。园为同佯直径的高温超导材料的导体能力高于昔通荆导缱的１００倍以Ｌ。高沮超导线材翩成的超导器件具有损耗低，体积小、重量轻和效率高等特点，另外．建设超导智能电同是解决常规电墁远距离输电时对超高雎电缆及技术依赣的唯一选径。饲如．从内蒙到上簿通过传境输电方式至少需要５００
即－Ｉ输选。
代．高温超导线带材也将带来电力工业史上捌时代的革命。
目前．世界范围内能源供应越来越嚣张．而电艟有大量浪费在侍糟线上。仅美国每年在输电线上舯损失耪高达４呻亿美元。而如果使用高温超导线梯．不仪可避
ｋＶ的也压，枷垃超导电或仅仅需要２２０
ｖ
Ｆｉｇ．１＾ｖ“ｅｌｙｄ‰…ｎｄ＂∞ｒ
艟着经济和社会发腱．人们耐电能的需求量日益增长．电力系统的容量甚米皓太．电阿将不得不向超大规模方向发展．珂时＾们对电能质最和安全的要求也越来超高，急需进行电力工业的革新政造；３
ｍＩ先进电目十∞目ｇ自月
Ａｐｐｌｌｅｍｌｏａｔｌｎ＾ｄｎｗ目Ｇｔ／，Ｉ
化，井得到广泛的应用．尤其在幸球医疗和科学仪器方面，如用于医学跨断的接畦共振成像仪（ＭＲＩ）爰用于谱线分析的植碓共振仪（ＮＭＲ），日前超导鹰用在全球医疗和科学位器方面的年产值大约是１００亿美元．低温超导材辩Ｉ々据了整个超导应用领域粥％“上的市场。然而低温超导傩的临界温度太低，磐须在昂贵的液氨系统下使用，严重碾制了低温超导在电力能谭系统中的
应用，
３
实用化超导材料的发展趋势及萁市场分析
ｇｌ１９１１年超导镀发现以来，超导材料册发腱经过
了一个从简单到复杂，即由一元最到＝元系二元系直至多元系的过程，根据其适用温度厦制备Ｔ艺的不同，可简单分为低温超导、第一代高温超导和第２代高堪超导等几樊。考虑到最大的需求是超导线带材．这里并没有介绍高温超导块材、单晶外延薄哄和目前尚处于探索阶段的ＭｇＢ，（只＝４０Ｋ）超导体．
３１低墨盒■总导体ｌＮｂ＂ｆｉ．Ｎｂ，Ｓｎ境材：传统的拉
丝技术Ｊ
２第１代矗噩超导带材（Ｂｉ系：传链的籽末套鞋
工艺）
Ｂｉ系超导线材卫韩第一代高溢超导带材．具有更高的上躺界场，可以用来获得更高的礁场。包括中国在内的多束企业可虬批量生产出长度为千米缎的铋系多芯超导线材。
然而Ⅸ系计料在藏氰温区的不可逆场鞍低．只有在较低温度时才适于强电应用；此外．其交漉损耗远太
以№，ｓｎ、，ＫｂＴｉ为代表的低温超导体ｃ熏现了商品
４
中国材料进展第３０卷
大，不符合交流传输和变化磁场的应用；另外，普遍使
用的粉末套装工艺（ＰＩＴ）离不开贵重金属Ａｇ，成本甚
高，使得基于它的超导技术在工业上的大规模应用前景
变得渺茫，世界各国已逐步放弃第一代超导在电力传输
方面的应用，将研究重点转移到开发基于Ｙ系的第二代
高温超导带材上来。
３．３第２代高温超导带材（Ｙ系：现代薄膜生长技术）
Ｙ系带材晶粒间结合较弱，难以用传统的ＰＩＴ成材
工艺制备带材，其成材通常建立在现代薄膜外延生长技术上，称为第二代高温超导带材（也称为高温超导涂层导体）。
与第一代高温超导带材相比，Ｙ系带材具有较高的
不可逆场，在磁场中临界电流密度可维持在很高的水平，突破了Ｂｉ系材料只能实用于直流和低温的限制，是真正的液氮温区下强电应用的超导材料。更为可贵的
是第２代高温超导材料以价廉的Ｎｉ或者Ｎｉ合金为基
带，甚至以一般的不锈钢为衬底，材料成本明显优于第ｌ代导体的Ｂｉ－２２２３系线带材，性能价格比优势明显，使高温超导在电力工程中的广泛应用成为可能。３．４高温超导带材的性价比及其市场发展需求
２００８年３月美国ＢｅｎｔｏＳｔａｔｅｇｙ机构公布的超导市场调查结果显示：世界上大多数研发机构的超导工程计划
将选用第２代高温超导材料。根据２００３美国能源部《美
国高温超导材料市场分析与预测报告》预测，随着第２代高温超导带材产业规模的扩大及带材性能的提高，其性能价格比将大幅Ｆ降至接近１０￥／ｋＡ・ｍ，低于铜导线的性能价格比，这同时又会促进市场对高温超导带材的需求。
随着性能价格比的提高，开展各种大规模超导应用也将变为可能，市场需求和产值也将会有显著提高，根据２００３美国能源部《美国高温超导材料市场分析与预测报告》初步估计，从２０１０年起，高温超导限流器、电缆等应用将逐渐占据市场主要份额，至２０２０年，超导电动机将占据市场的７９％，其它超导电力设备的市场份额为：超导变压器７６％、超导发电机５０％、超导电缆８０％。国际超导科技界（２００７年世界超导工业峰会）和相关产业部门预测，到２０２０年，全球超导产业超过２
４００亿美元。以上估算还只是在美国政府尚未公布推进
智能电网和超导电网计划的预测值。
上世纪９０年代美国克林顿政府推行的Ｎｉｌ（Ｎａｔｉｏｎａｌ
Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ
Ｉｎｆｒａｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）计划，利用光纤技术为基础，
成功推进信息产业革命，为美国经济的发展取得ｒ巨大的成功。为了摆脱２００８年起的全球金融危机，美国希望发起一场新的能源革命。２００９年美国白宫发布的经
济复苏计划意味着奥巴马政府能源计划的下一步将是发展智能电网，以帮助美国走出困境。智能电网是当今世界电力系统发展变革的最新动向，并被认为是２ｌ世纪电力系统的重大科技创新和发展趋势。美国政府的新能源计划主要包括两张网：即智能电网和超导电网。
目前超导电缆的技术、成本、市场等已经具备了进
入美同电网改造的主要市场的能力，美国能源法也肯定了超导电缆电网的作用。如果美国的超导电网计划真正实施，超导的产值将会有一个跳跃式的市场需求。中国著名能源研究专家韩晓平预测，美国发展智能电网，８～１０年内整个产业规模将超过５万亿美元；同时美国发展超导输电，８～１０年内产业规模将陡增超过３０万亿美元。通过超导电网战略，美国超导的电力应用产业
规模在８～１０年内将达到２５万亿美元。２００８年美国国
民生产总值约为１４．３３万亿美元，按照平均增长率３％，到２０２０美国ＧＤＰ将达到２０．４３万亿美元，ｌＯ年内总ＧＤＰ约为１９４．７万美元，超导电力应用平均约占ＧＤＰ的１２．８％。
虽然中国在超导电力研发和应用都落后于美国，如果我们抓住机会大力发展，有理由相信中国超导电力应用在晚于美国５年（２０２５年）后可以获得其１／３的规模（占全国ＧＤＰ的５％）。２００８年中国总ＧＤＰ为４．２２万亿美元，如果保持９％的增长速率，到２０２０年可达到１１．９万亿美元，到２０２５年为１８．２６万美元。则２０２５年中国超导电力规模可望达到９１３０亿美元，其中超导电缆约占５５％，即５０２０亿美元，占全国ＧＤＰ的２．７５％。
２００８年中国电线电缆生产总值占全国ＧＤＰ的１．６％左右，约为７００亿美元，其中电力电缆约占３０％，即２１０亿美元。有关预测显示，我国电线电缆行业在２ｌ世纪前１０年将按１０％～１５％的速度增长，如果我们大力发展高温超导电力应用，电力电缆行业口『望获得
２５％的增长速度，到２０２５年，全国电力电缆产值将达
到０．９４万亿美元，约占全国ＧＤＰ的５．１％。美国估计其２０２０年超导电缆将取得８０％的电缆市场，２０２５年我国超导电缆有望取得电力电缆市场的５０％～５５％，约为４７００—５
２００亿美元。
４
主要发达国家超导发展计划
超导电力技术多年来一直受到了世界各国的蕈视。
近年来美国和欧洲相继发生了多次大的停电事故，促使政府和１二业界进一步加快超导电力技术的研究步伐。美国、１３本、欧洲和韩国都制定了一系列发展超导电力技术的相关计划。
４．１
美国
世界上超导电力技术研究的带头国家是美国，１９９９
第３期蔡传兵等：实用超导材料的发展演变及其前景展望
５
年美国就开始推进了世界上最大规模的ＳＰＩ研究计划，以发展超导电力技术及相关技术，由美国能源部组织国
导技术建设其骨干电网的建议，美国的能源法中也率先肯定了超导电缆电网的作用（见表２）。
２００８年美国纽约州长岛在商业电网中安装了第一条第二代高温超导带材输电电缆，能为３０万户家庭供电，其装机容量为６００ＭＷ。之后，饱受灾难事故和恐怖分子袭击的纽约市宣布启动名称为ＰｒｏｊｅｃｔＨｙｄｒａ的计划。即所谓水螅计划，其主要框架就是２０１０年启动的曼哈顿电网升级改造，它也将使用美同超导体公司开发的液氮冷却系统和超导电缆，以实现纽约电力体系更加可靠的运转。
家实验室、大学和相关公司及电力公司联合攻关。该计
划的研究内容包括超导电缆、超导变压器、超导电机、超导磁悬浮色轮储能、超导限流器等项目的研究。
２００３年，美同东部发生的大停电事故，使得美国政府对于发展超导电力技术的热情大增，并立即批准了为期３年的ｌ２００万美元的超导限流器研究开发项目和
２
６００万美元的高温超导电缆项目。美国能源部还提出
了“美国电网２０３０计划”，在该规划中，提出－ｒ采用超
表２美国电网２０３０规划远景（美ＤＯＥ资料）
Ｔａｂｌｅ
２
Ｐｏｔｅｎｔｉａｌｐｒｏｄｕｃｔｓａｎｄｓｅｒｖｉｃｅｍａｄｅｐｏｓｓｉｂｌｅｂｙｐｒｏｇｒｅｓｓｔｏｗａｒｄｔｈｅｎａｔｉｏｎａｌ（ｂａｓｅｄ
ｏｎ
ｐｒｏｊｅｃｔｏｆｇｄｄ－２０３０
ＤＯＥｄｏｃｕｍｅｎｔｓ）
４．２
日本、韩国
日本在２０世纪９０年代实施了ＳｕｐｅｒＧＭ等超导电力
中心（ＣＡＳＴ），负责管理该计划的实施。该计划第２代高温超导带材的研发分为３阶段：２００１年至２００４年，实现２０Ａ／ｃｍ的５ｍ长带材；２００４年至２００７年，实现
２５０７５０
技术研究计划，并成立了国际超导技术研究中心（ＩＳＴＥＣ），其主要电力公司及电机制造厂家均积极参与超导电力技术研究１＝作。
１３本超导材料的发展在国际上一直处于领先地位，为保持优势，１３本设立了为期５年（２００３—２００７）的第２代高温超导带材研发国家计划，总投资超过１．５亿美元，最终目标是研发出高性能和低成本带材，每ｃｍ宽度ｔ（７７Ｋ，自场）＞３００Ａ，长度在５００ｍ以上，而且要大大降低制造成本。该计划顺利完成后，又设立了２００８—２０１２年计划，大力发展低成本带材的批量化制备，目标为开发３０００条１０千米长，工程临界电流‘＝
５０
Ａ／ｅｒａ的１００ｍ长带材；２００７年至２０１１年，实现Ａ／ｅｒａ的１００ｍ长带材和５００Ａ／ｃｍ的ｌ
０００
ｍ长带
材的产业化，各阶段也有相应的超导电缆、限流器等电力工程应用项目。４．３欧洲各国
欧洲为了促进超导电力技术和超导材料的发展，实施了超导电力联接（ＳＵＰＥＲＰＯＬＩ）计划和欧洲超导技术公司合作（ＣＯＮＥＣＤＵＣ）计划。欧盟于１９９７年开展了超导电性欧洲网１０年计划（１９９７—２００６），建立欧洲超导研究Ｉ）（域平台，提升产业界和学术界沟通。该研发基金由欧盟提供，共涉及１４个欧洲国家的４２个学术机构和２１个工业中心。２００７年欧洲基金会又发布了２００７～２０１２年超导纳米科学与工程项目计划。欧洲一些大的公司如ＡＢＢ、西门子、ＮＥＸＡＮ等也积极投资于这方面的研究，以争取未来的市场。
欧洲超导材料的研发工作由德国牵头，英国、法国、意大利、西班牙、芬兰等国积极参与。欧洲已有
ｋＡ／ｃｍ２（７７Ｋ，自场）的第２代高温超导带材，并开
展较大规模示范，包括ＳＭＥＳ（＞２０ＭＪ）、超导电缆（２７５
ｋＶ一３
ｋＡ）和变压器。
２００１年韩国设立了应用超导技术发展先进能源系统的１０年计划（即ＤＡＰＡＳ计划），主要研究开发高温超导电缆、高温超导限流器、高温超导变压器和高温超导电动机等，并以商业化为目标。同时成立超导应用技术
６中国材料进展
第３０卷
２０个国家共计９０多个组织投入到第２代高温超导带材的研究中，形成了良好的合作网络。５
发展高温超导带材及其电力应用的必要性和前景展望
每一次国际金融危机都会带来一场上大变革，而决
定经济危机应对取得胜利的关键是科技的力量。培育新
的经济增长带，特别是新兴的战略型产业占领科技的制高点，也就是占领新型产业的制高点，将决定着一个国家的未来。超导技术无疑已成为目前世界各国全力争取的科技制高点之一。
超导技术是２ｌ世纪具有战略意义的综合性高新技术，具有前瞻性、战略性。超导带材是超导电力应用的基础，第二代高温超导带材作为目前实用超导材料最为
理想的选择和必然发展趋势。毫无疑问，它的研制和发展是占领超导技术与相关高新科技产业制高点的重要途
径，可创造具有巨大的经济效益和社会效益。
随着美国提出以能源为主的振兴经济计划，能源就成为下一个战略型产业。在奥巴马的能源战略中有两张网，一个是智能电网，一个是超导电网。这两张网资源
消耗低、带动系数大、就业机会多、综合效益好并具有广阔的市场前景。如前所述，如果美国大力发展超导电网，８一ｌＯ内其相应的市场将达到３０万亿美元，仅此
一产业即可抵全球ＧＤＰ的４０％（相对２００８年ＧＤＰ总
值）。
与世界主要发达国家和地区一样，我国主要城市特别上海市，随着经济和社会发展，人们对电能的需求量日益增长，电力系统的容量越来越大，人们对电能质量和安全的要求也越来越高，需要对传统的电力工业技术
进行革新改造。根据美国长岛示范工程经验，一根超导电缆大约可以提供３—５万个家庭供电，覆盖１０一２０万人口。依此推算，一根超导电缆基本可以满足上海的整个陆家嘴地区的供电。
我国主要城市如上海市，现有的常规电力设备和电
力系统存在一些难以克服的缺乏。严重地阻碍电力系统
的发展，至少表现在以下几个方面：①随着电网容量
的增加和规模的不断扩大，电力系统的短路容量越来越
大。不加限制的短路电流对电气设备和正常的工业生产带来很大的危害，还可能导致电力系统的崩溃；②常
规电力技术缺乏快速功率调节技术。这使得电力系统的功率只能维持基本的平衡。一旦电力系统发生扰动特别是大的故障，可能导致严重的功率失衡，从而引起系统
崩溃并对电力系统产生破坏性的危害；③常规电力系统的效率受到ｃｕ，Ａｌ等基本导电材料的限制，要进一
步提高难度很大；④常规电气设备占地面积大，而人口密度的大中城市正是负荷中心。随着上海市经济的不
断发展，对电能需求量也不断增加，因此电网占地的需
求量也越来越大。要解决这一问题，必须对电力系统进行根本性的变革；⑤可再生能源如太阳能、风力发电和潮汐能发电的能量密度低，且易受气候条件的影响。要使这些能源能充分有效的利用，必须采用新的技术措施改善其品质，同时使其能有效地储存并与大电网联结。中国科学院最近公布的中国至２０５０年能源科技发展路线图指出：２０２０年、２０５０年中国电力装备安全技术和电网安全新技术比重将达到５０％和９０％。届时超导电力装置将在电力系统中得到多层次的大规模应用。
如前所述，世界范围内能源供应越来越紧张，而大量能耗都是浪费在传输线上。２００８年全国社会用电总量近３５０００亿千瓦时，按中国输电损耗率约为８％一９％计算，中国每年电量损耗高达３０００亿度，相当于３个投资在ｌ２００亿元以上的核电站总发电容量。其中上海市约占３．６％，每年损耗约１１２亿度电，折合人民币１００多亿元。到２０１０年，我国总发电容量将达到
５５０ＧＷ，电网的总损耗将达到４７ＧＷ，上海地区电网
消耗将达到１７０亿度。随着经济的发展及每年总发电量
的增加，线路耗损数目将更加庞大。超导材料无电阻，能大幅度地降低输电路的损耗。通过降低电网的损耗．
不仅可提高效率，而且可降低燃煤发电量，从而减少污染排放量。可见，发展超导带材及其传输电缆将提升和
改革电力电网，不但能增强经济发展、优化城市环境，而且对节能减排以及低碳经济都有非同寻常的意义。
另外，随着超导材料的规模化生产，超导电力将会
得到大力发展，由此形成的超导产业将会整合来自各式
各样的新技术研发、新产品制造、新服务企业和新型投融机制以及标准的制定和安全监控机构等。上海市如能占领超导带材这一超导电力高科技的制高点，可望能创造出新的经济推动力和投资机遇，增加大量的就业
机会。
未来１０年，随着第二代高温超导带材关键制备技术的突破，一个以第２代超导带材为核心的超导产业可
能会出现井喷现象。由此将会产生行业众多的上、下游
产业链，届时我国主要城市，例如上海市的行业格局将会有所变化，也将大大促进上海市相关传统企业的产品
更新和技术革新进步（如图２所示）。
１９６７年光纤被华裔科学家高锟（２００９年诺贝尔物理学奖获得者）发明，３０年后人们利用光纤技术成功
推进信息产业革命。１９８７年两位华人朱经武、赵忠贤同时发现高于ＹＢａＣｕＯ超导体，１０年后的１９９７年人
第３期蔡传兵等：实用超导材料的发展演变及其前景展望
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传轱方面的应用很可能像光纤与光缆在信息传输方面的应用一样在其发现３０周年后得到大规模的发展（见图３），这实际上与国内外发展现状和各粪璜测十分吻合。
们实现第一代高温超导带材的产业化制备，２００４年实现商业化生产。纵观光纤材辩的发明、到首次材料商业化、再到产业化发展的历程．高温超导材料的发展阶段非常相似。由此可以推测超导材料与电缆在电力
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根据国内外发展态势，未来ＪＯ年之后，随着超导材料的产业化．越导电力应用．包括超导电缆，超导变压器、超导限流器、超导磁悬浮车、超导电磁推进器、
超导电机驱动飞机和高温超导磁成像杖将逐步在上海市的各种瓤域和场所出现。超导技术最终将蛤我们的城市带束变革性的影响。趣导带材厦其电缆应用技术是国家
８中国材料进展第３０卷
和地方发展智能电网的迫切需求，根据２０１０年７月上海市人民政府与国家电网在沪签署的关于智能电网建设战略合作协议，上海市将率先发展智能电网等战略性新兴产业，将重点发展包括“高温超导”等７个方面产业和技术。国家电网与上海市人民政府将分别在北京、上海进行大长度超导电缆并网示范项目建设。为降低成本和防止国外技术封锁，急需国内有关单位研制出高质量的２Ｇ高温超导带材，并能实现批量化制备，进而为将来超导电力工程产业化发展打下坚实的基础。６
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结束语
尽管超导材料种类层出不穷，实用化高温超导材料
［４］Ｓｅｒｖｉｃｅ
Ｒ
Ｆ，Ｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕ‘・ｔｉｖｉｔｙ—ＮｅｗＷａｖｅｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃ・ａｌ
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［５］ＪｏｓｅｐｈＭｕｌｈｏｌｌａｎｄ，７ＦｈｏｍａｓＳｈｅａｈｅｎ
ｏｆＦｕｔｕｒｅ［Ｒ］．ｕ
Ｐｒｉｃｅｓ
Ｍｅｅｏｎｎｅｌｌ．Ａｎａｌｙｓｇ＊
却难以一蹴而就。经过近２０年的发展，基于Ｙ系薄膜
的第二代高温超导带材逐步发展成熟，在完成了千米级连续化外延丁艺和性能的优化之后，已成为目前液氮温度超导性能最好的材料，处于产业化前夜。为ｒ实现真正意义上的低成本、高机械强度和高不可逆磁场等优势，满足更广范围的应用需求，人们正在努力推动第２代高温超导带材向低成本、稳定化和规模化方向发展。
ａｎｄＭａｒｋｅｔｓｆｏｒ
ＨｉｇｈＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ
Ｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ
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ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＥｎｅｒｇｙ，２００３．
Ｈ，ｅｔｉｔｓ
［６］ＳｈｉｏｈａｒａＹ，ＦｕｊｉｗａｒａＮ，Ｈａｙａｓｈｉ
ＣｏａｔｅｄＣｏｎｄｕｃｔｏｒＹｅａｒ
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ＣｏａｔｅｄＣｏｎ—
ｄｕｅｔｏｒｓ（Ｍ—ＰＡＣＣ）［Ｊ］．ＰｈｙｓｉｃａＣ，２００９，４６９：８６３．［７］Ｅｎｅｒｇｅｔｉｃｓ，Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ．ＣｏａｔｅｄＣｏｎｄｕｃｔｏｒ
ｍｅｒｉｔ
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Ｐｒｏｇｒａｍ，２００１．
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一步成熟，其性能价格比也将大幅下降，最终将会降低
到１０～２５￥／ｋＡ・ｍ，接近或低于Ｃｕ的性价比。届时开展各种大规模超导应用将变为可能，市场需求和产值也将会出现井喷的局面。正如半导体带来了资讯时代、光纤带来了传讯时代，高温超导材料将从根本上改变人类的用电方式，给电力、能源、交通以及其它与电磁有关的科技业带来革命性的发展。
［８］ＭａｌｏｚｅｍｏｆｆＰ，ＦｌｅｓｈｉｅｒＳ，ＲｕｐｉｅｈＳｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｏｒ
Ｃｏａｔｅｄ
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ｔｉｏｎｓ［Ｊ］．ＳｕｐｅｒｃｏｎｄＳｃｉＴｅｃｈｎｏｌ，２００８，２１：０３４００５．［９］ＣＡＩＣｈｕａｎｂｉｎｇ（蔡传兵）．ＳｔｒａｔｅｇｙＲｅｓｅａｒｃｈｌｔｅｐｏｎ
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Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ（２０１０—２０２０）ｏｆ
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Ｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ
Ｔａｔｅｓ（上海市第二代高温超导带材及应用发展
（２０１０—２０２０）战略研究报告）［Ｒ］．Ｓｈａｎｇｈａｉ：Ｓｈａｎｇｈａｉ
ＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
Ｐｒｅｓｓ．２００２．
＊＊＊＊＊＊＊扑＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊—㈣＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊伽书啡
日本成功研制无需稀土强力磁铁
日本东北大学研究生院等科研机构团体宣布，目前已成功开发出一种无需稀士即ａＩ获得强磁力磁铁的基础技术。这种“无稀土磁铁”的磁力可与用于混合动力车的发动机和家电的钕磁铁磁力相匹敌，预计２０２５年前后该技术将走向实用化。
据悉，这种磁铁主要由铁和氮物质合成，无需从中同进口具有供应风险的钕等稀土矿。这将意味着日本先于其它国家，首次成功合成“强磁性氮化铁”。强磁性氮化铁在大约４０年前即被看好，由于纳米合成技术成为可能，该研究取得巨大发展。
此次研制成功的强磁性氮化铁所需原料由生产磁性材料的户田工业（位于广岛县）提供，合成技术则由东北大学研究生院的高桥研等教授开发。据悉，该研究作为独立行政法人新能源产业综合开发机构（ＮＥＤＯ）的项目，将得到
丰田汽车等的协助，今后共同提高强磁性氮化铁的耐高温性和磁力的持久性。
（Ｆｒｏｍ
ｈｔｔｐ：／／ｎｅｗｓ．ｓｃｉｅｎｃｅｎｅｔ．ｅｎ／ｈｔｍｌｎｅｗｓ／２０１
１／３／２４４７０２．ｓｈｔｍ）
实用超导材料的发展演变及其前景展望
作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：
蔡传兵， 刘志勇， 鲁玉明， CAI Chuanbing， LIU Zhiyong， LU Yuming上海大学,超导与应用技术研究中心,上海,200444中国材料进展MATERIALS CHINA2011,30(3)
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本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_zgcljz201103001.aspx
第３０卷第３期２０１１年３月
中国材料进展
ＭＡＴＥＲＩＡＬＳＣＨｌＮＡ
Ｖ０１．３０Ｎｏ．３
Ｍａｒ．２０ｌｌ
实用超导材料的发展演变及其前景展望
蔡传兵，刘志勇，鲁玉明
（上海大学超导与应用技术研究中心，上海２００４４４）
摘
要：超导现象发现１００年以来，各类新型超导体层出不穷，然而由于本征特性、低温条件、合成技术及环境因素等限制
使许多超导材料失去了实用性。首先简要概述了超导材料的应用，特别是在先进电网中的应用需求和前景，分析了国内外几种典犁的实用超导材料的发展趋势和市场需求情况。给出了主要发达围家及我国的超导发展计划，指出了当前发展新型电力
传输材料——第二代高温超导带材的必要性，并以上海市为例粗略展望了第二代高温超导带材及其强电应用技术包括城市电
缆、超导限流器、超导变压器、超导电机等发展对社会生活和传统产业的重要影响和贡献。
关键词：实用超导材料；第二代高温超导带材；先进电力传输中图分类号：０５１１．９
文献标识码：Ａ
文章编号：１６７２—３９６２（２０１１）０３—０００１—０８
ＥｖｏｌｖｅｍｅｎｔａｎｄＰｒｏｓｐｅｃｔｏｆＰｒａｃｔｉｃａｌ
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ｎｕｍｂｅｒｏｆｌｅｓｓｌｙ．Ｈｏｗｅｖｅｒ，ａｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓｈａｖｅｌｏｓｔｔｈｅｉｒｐｒａｃｔｉｃａｌａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｄｕｏｔｏｌｉｍｉｔａｔｉｏｎｓｆｒｏｍｔｈｅｉｎｔｒｉｎｓｉｃ
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｓｉｎｃｅｔｈｅｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ
ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ，ｌｏｗ—ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔ，ｓｙｎｔｈｅｓｉｓｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ，ａｎｄｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｆａｃｔｏｒｓ．ＡｖａｒｉｅｔｙｏｆａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｆｏｒＳＵ—
ｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇｍａｔｅｒｉａｌｓａｒｅｓｕｍｍａｒｉｚｅｄｐａｒｔｉｃｕｌａｒｌｙｗｉｔｈｒｅｓｐｅｃｔｔｏｔｈｅｆｉｅｌｄｏｆａｄｖａｎｃｅｄｐｏｗｅｒｇｒｉｄｓｉｎｔｈｅｎｅａｒｆｕｔｕｒｅ．Ｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔａｎｄｅｖｏｌｖｅｍｅｎｔｏｆｐｒａｃｔｉｃａｌｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇｍａｔｅｒｉａｌｓａｒｅａｎａｌｙｚｅｄ，ｔｏｇｅｔｈｅｒｗｉｔｈｔｈｅｍａｒｋｅｔｄｅｍａｎｄｓ．Ｎａｔｉｏｎａｌｐｒｏｊｅｃｔｓｒｅｇａｒｄｉｎｇｓｕｐｅｒｒｏｎｄｕｒｔｉｎｇａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｆｏｒａｆｅｗｍａｊｏｒａｄｖａｎｃｅｄｃｏｕｎｔｒｉｅｓａｒｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄａｓｗｅｌｌ，ａｎｄｔｈｅｎｅｃｅｓｓａｒｉｅｓ，ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅａｎｄｃｏｎｔｒｉｂｕｔｉｏｎｓ
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ｌｉｍｉｔｅｒ，ｐｏｗｅｒｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ，ａｎｄｍｏｔｏｒ
ｔａｐｅｓａｎｄｒｅｌｅｖａｎｔｎｏｖｅｌｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕ，。ｔｉｎｇｄｅｖｉｃｅｓ，ｓｕｃｈ
ｇｒｉｄｃａｂｌｅｓ，ｆａｕｌｔ
ｃｕｒｒｅｎｔ
ｅｔｃ．ｉｎｔｈｅｍｅｔｒｏｐｏｌｉｓｌｉｋｅＳｈａｎｇｈａｉ，ａｒｅｒｏｕｇｈｌｙｉｎｄｉｃａｔｅｄ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｐｒａｃｔｉｃａｌｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇｍａｔｅｒｉａｌｓ；ｔｈｅ２ｎｄｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇｔａｐｅｓ；ａｄｖａｎｃｅｄｐｏｗｅｒｇ—ｄ
研究。
１
刖置
基于双轴织构和薄膜外延技术的第２代高温超导带材，由于克服，晶界弱连接和拥有大量位错缺陷提供的高密度的磁通钉扎中心，在液氮温区具有高的不可逆磁场，就磁场中的超导载流能力而言，它为目前最佳的实用超导材料。更为可贵的是，其技术使用价廉的Ｎｉ基合金或一般的不锈钢带作为衬底，材料成本明显低于第１代Ｂｉ系高温超导带材。第２代高温超导带材已经成为发展超导电力应用的基础和必然选择，因此当前，世界主要发达国家均争先恐后地进行研发。
近年来，美、日、韩和欧洲多国，已先后成功研制出长度超过１００ｍ。最长达到１
０００
自从１９１１年荷兰物理学家ＫａｍｅｒｌｉｎｇＯｎｎｅｓ发现超导现象以来，超导材料的发展经过了一个从简单金属到复杂化合物，即由一元系到二元系、三元系直至多元系及高分子体系的过程。在上世纪８０代末发现铜氧化物超导体之后，在新世纪之初又有两类比较接近实用的超导材料被发现，即ＭｇＢ：和Ｆｅ基超导体，新璎超导体可谓层出不穷。然而，由于各自不问的本征特性、低温条件、合成技术及其环境污染等因素，各类超导体的实用化水平相差很大，有的基本失去实用性，仅能适于基础
ｍ且能够传输１００
Ａ
收稿日期：２０１１－０２一ｌｌ
基金项目：国家８６３计划项目（２００９ＡＡ０３２２１Ｍ）；国家９７３计划项
目（２０１ｌＣＢＡ００１０５）；上海市科委科技攻关项目
（ＪＯｄｚｌ２０３５００）
以上超导电流的第２代高温超导带材，使氧化物高温超导材料在能源、电力、交通运输、强磁体和军事领域的
大规模应用成为可能，应用第２代高温超导带材进行的
电力示范工程也在不断增加。可以预见，正如半导体带
通信作者：蔡传兵，男。１９６５年生，教授，博士生导师
２
中国材料进展
第３０卷
来了资讯时代、光纤带来了传讯时代，高温超导材料将从根本上改变人类的用电方式，给电力、能源、交通以及其它与电磁有关的科技业带来革命性的发展。本文在简要概述超导材料应用，主要是强电应用之后，分析几种典型的实用超导材料的发展趋势和市场需求，进而明
超导材料已经进入产业化阶段，实用化超导材料研究主要集中在铜氧化物的高温超导材料。
虽然近年来各类新型超导材料层出不穷，包括２０００年发现的二元化合物ＭｇＢ：和２００８年发现的ＦｅＡｓ超导材料。然而从实用的角度，特别是就电力能源系统的强电应用而占，只有Ｂｉ、Ｙ系材料才有市场价值。Ｆｅ、Ｔｌ和Ｈｇ系由于含有环境危害元素和特殊的制备工艺，失去了作为一种实用超导材料的广泛性和普适性。
确当前发展新型电力传输材料——第二代高温超导带材
的必要性。并将以上海市为例粗略展望对第２代高温超
导带材及其强电应用技术对社会生活和传统产业的晕要
影响和贡献。２
上世纪９０年代末，随着第ｌ代Ｂｉ系超导材料的制备技术取得重大突破，高温超导线材很快形成产业化生
产能力，极大地促进ｒ超导应用技术的发展，如高温超导电缆、高温超导限流器、高温超导变压器、高温超导电动机等已经进入示范运行阶段。超导电力技术的应用可望提升电力工业的发展水平和促进电力业的重大变革。因此，世界主要发达国家均把超导电力技术视为具有经济战略意义的高新技术。美国能源部认为超导电力
超导材料及其应用概述
超导材料除零电阻特性外，还具有完伞抗磁性和宏
观量子效应等诸多常规材料所不具备的奇特性质。利用超导体的这些特性可以传输大电流、获得强磁场、实现
磁悬浮、检测微弱磁场信号等，因此超导材料，“泛应用于电力、电子、军事、医疗、交通运输、高能物理等许
多领域。
目前，超导材料已发现上千种，包括单质、合金和化合物。从１９１１年第１次发现超导现象到１９８５年，超导转变温度最高为铌三锗的２３Ｋ，这些超导材料工作在液氦环境，一般称为低温超导材料。１９８６年，Ｂｅｄｎｏｒｚ和Ｍｕｌｌｅｒ发现了ｒ达到３０Ｋ的Ｌａ—Ｂａ－Ｃｕ．Ｏ超导体，标志着高温超导研究的开始。紧接着发现了ｔ超过液氮温度（７７Ｋ）的Ｙ－Ｂａ—Ｃｕ－Ｏ（ＹＢＣＯ，ｒ＝９２Ｋ）、Ｂｉ・Ｓｒ－Ｃａ－Ｃｕ．Ｏ（Ｂｉ２２２３，ｒ＝１
１２７
１０
技术将是２ｌ世纪电力工业唯一的高技术储备，发展高
温超导电力技术是检验美国将科学发现转化为应用技术能力的重大实践，而日本新能源开发机构（ＮＥＤＯ）则认为发展高温超导电力技术是在２ｌ世纪的高技术竞争中保持尖端优势的关键所在。可见，超导技术越来越成为
１种不可替代的具有经济战略意义和巨大发展潜力的高
新技术。
高温超导材料町广泛应用于电力、电子、医疗、国防军事、交通运输、高能物理等领域，大致可分为两大类：大电流应用（强电应用）、电子学应用（弱电应用）（见表１）。超导技术越来越成为１种不可替代的具有经
Ｋ），ＴＩ—Ｂａ．Ｃｕ．Ｏ（Ｔ１２２２３，ｒ＝
Ｋ）和Ｈｇ—Ｂａ—Ｃａ．Ｃｕ－０（Ｈｇｌ２２３，ｒ＝１３４Ｋ）等系列氧
化物高温超导材料，它们可以工作在廉价的液氮环境，这类材料被称为高温超导材料。１９９０年以前，实用化
超导材料的研究主要集中在低温超导材料。目前，低温
表１
Ｔａｂｌｅ
ｌ
济战略意义和巨大发展潜力的高新技术，将会对国民经
济和人类社会的发展产生巨大推动作用。特别值得指出
高温超导材料的强电和弱电应用
Ｐｏｗｅｒａｎｄｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｆｏｒｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇｍａｔｅｒｉａｌｓ
第３婀蔡传兵等：炎甩超导材料的发展演变及其前景屉单
３
的是：高船超导线带材可制备成各樊器件，包括超导储能、变压器，电－境限漉器等等Ｊ－连用于先进也罔
之巾（见ＩｔｌＩ）。ｍ如光纤的发明储生崭新的信息时
免这些损失，还可Ｈ节约大噩的盘属材料。园为同佯直径的高温超导材料的导体能力高于昔通荆导缱的１００倍以Ｌ。高沮超导线材翩成的超导器件具有损耗低，体积小、重量轻和效率高等特点，另外．建设超导智能电同是解决常规电墁远距离输电时对超高雎电缆及技术依赣的唯一选径。饲如．从内蒙到上簿通过传境输电方式至少需要５００
即－Ｉ输选。
代．高温超导线带材也将带来电力工业史上捌时代的革命。
目前．世界范围内能源供应越来越嚣张．而电艟有大量浪费在侍糟线上。仅美国每年在输电线上舯损失耪高达４呻亿美元。而如果使用高温超导线梯．不仪可避
ｋＶ的也压，枷垃超导电或仅仅需要２２０
ｖ
Ｆｉｇ．１＾ｖ“ｅｌｙｄ‰…ｎｄ＂∞ｒ
艟着经济和社会发腱．人们耐电能的需求量日益增长．电力系统的容量甚米皓太．电阿将不得不向超大规模方向发展．珂时＾们对电能质最和安全的要求也越来超高，急需进行电力工业的革新政造；３
ｍＩ先进电目十∞目ｇ自月
Ａｐｐｌｌｅｍｌｏａｔｌｎ＾ｄｎｗ目Ｇｔ／，Ｉ
化，井得到广泛的应用．尤其在幸球医疗和科学仪器方面，如用于医学跨断的接畦共振成像仪（ＭＲＩ）爰用于谱线分析的植碓共振仪（ＮＭＲ），日前超导鹰用在全球医疗和科学位器方面的年产值大约是１００亿美元．低温超导材辩Ｉ々据了整个超导应用领域粥％“上的市场。然而低温超导傩的临界温度太低，磐须在昂贵的液氨系统下使用，严重碾制了低温超导在电力能谭系统中的
应用，
３
实用化超导材料的发展趋势及萁市场分析
ｇｌ１９１１年超导镀发现以来，超导材料册发腱经过
了一个从简单到复杂，即由一元最到＝元系二元系直至多元系的过程，根据其适用温度厦制备Ｔ艺的不同，可简单分为低温超导、第一代高温超导和第２代高堪超导等几樊。考虑到最大的需求是超导线带材．这里并没有介绍高温超导块材、单晶外延薄哄和目前尚处于探索阶段的ＭｇＢ，（只＝４０Ｋ）超导体．
３１低墨盒■总导体ｌＮｂ＂ｆｉ．Ｎｂ，Ｓｎ境材：传统的拉
丝技术Ｊ
２第１代矗噩超导带材（Ｂｉ系：传链的籽末套鞋
工艺）
Ｂｉ系超导线材卫韩第一代高溢超导带材．具有更高的上躺界场，可以用来获得更高的礁场。包括中国在内的多束企业可虬批量生产出长度为千米缎的铋系多芯超导线材。
然而Ⅸ系计料在藏氰温区的不可逆场鞍低．只有在较低温度时才适于强电应用；此外．其交漉损耗远太
以№，ｓｎ、，ＫｂＴｉ为代表的低温超导体ｃ熏现了商品
４
中国材料进展第３０卷
大，不符合交流传输和变化磁场的应用；另外，普遍使
用的粉末套装工艺（ＰＩＴ）离不开贵重金属Ａｇ，成本甚
高，使得基于它的超导技术在工业上的大规模应用前景
变得渺茫，世界各国已逐步放弃第一代超导在电力传输
方面的应用，将研究重点转移到开发基于Ｙ系的第二代
高温超导带材上来。
３．３第２代高温超导带材（Ｙ系：现代薄膜生长技术）
Ｙ系带材晶粒间结合较弱，难以用传统的ＰＩＴ成材
工艺制备带材，其成材通常建立在现代薄膜外延生长技术上，称为第二代高温超导带材（也称为高温超导涂层导体）。
与第一代高温超导带材相比，Ｙ系带材具有较高的
不可逆场，在磁场中临界电流密度可维持在很高的水平，突破了Ｂｉ系材料只能实用于直流和低温的限制，是真正的液氮温区下强电应用的超导材料。更为可贵的
是第２代高温超导材料以价廉的Ｎｉ或者Ｎｉ合金为基
带，甚至以一般的不锈钢为衬底，材料成本明显优于第ｌ代导体的Ｂｉ－２２２３系线带材，性能价格比优势明显，使高温超导在电力工程中的广泛应用成为可能。３．４高温超导带材的性价比及其市场发展需求
２００８年３月美国ＢｅｎｔｏＳｔａｔｅｇｙ机构公布的超导市场调查结果显示：世界上大多数研发机构的超导工程计划
将选用第２代高温超导材料。根据２００３美国能源部《美
国高温超导材料市场分析与预测报告》预测，随着第２代高温超导带材产业规模的扩大及带材性能的提高，其性能价格比将大幅Ｆ降至接近１０￥／ｋＡ・ｍ，低于铜导线的性能价格比，这同时又会促进市场对高温超导带材的需求。
随着性能价格比的提高，开展各种大规模超导应用也将变为可能，市场需求和产值也将会有显著提高，根据２００３美国能源部《美国高温超导材料市场分析与预测报告》初步估计，从２０１０年起，高温超导限流器、电缆等应用将逐渐占据市场主要份额，至２０２０年，超导电动机将占据市场的７９％，其它超导电力设备的市场份额为：超导变压器７６％、超导发电机５０％、超导电缆８０％。国际超导科技界（２００７年世界超导工业峰会）和相关产业部门预测，到２０２０年，全球超导产业超过２
４００亿美元。以上估算还只是在美国政府尚未公布推进
智能电网和超导电网计划的预测值。
上世纪９０年代美国克林顿政府推行的Ｎｉｌ（Ｎａｔｉｏｎａｌ
Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ
Ｉｎｆｒａｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）计划，利用光纤技术为基础，
成功推进信息产业革命，为美国经济的发展取得ｒ巨大的成功。为了摆脱２００８年起的全球金融危机，美国希望发起一场新的能源革命。２００９年美国白宫发布的经
济复苏计划意味着奥巴马政府能源计划的下一步将是发展智能电网，以帮助美国走出困境。智能电网是当今世界电力系统发展变革的最新动向，并被认为是２ｌ世纪电力系统的重大科技创新和发展趋势。美国政府的新能源计划主要包括两张网：即智能电网和超导电网。
目前超导电缆的技术、成本、市场等已经具备了进
入美同电网改造的主要市场的能力，美国能源法也肯定了超导电缆电网的作用。如果美国的超导电网计划真正实施，超导的产值将会有一个跳跃式的市场需求。中国著名能源研究专家韩晓平预测，美国发展智能电网，８～１０年内整个产业规模将超过５万亿美元；同时美国发展超导输电，８～１０年内产业规模将陡增超过３０万亿美元。通过超导电网战略，美国超导的电力应用产业
规模在８～１０年内将达到２５万亿美元。２００８年美国国
民生产总值约为１４．３３万亿美元，按照平均增长率３％，到２０２０美国ＧＤＰ将达到２０．４３万亿美元，ｌＯ年内总ＧＤＰ约为１９４．７万美元，超导电力应用平均约占ＧＤＰ的１２．８％。
虽然中国在超导电力研发和应用都落后于美国，如果我们抓住机会大力发展，有理由相信中国超导电力应用在晚于美国５年（２０２５年）后可以获得其１／３的规模（占全国ＧＤＰ的５％）。２００８年中国总ＧＤＰ为４．２２万亿美元，如果保持９％的增长速率，到２０２０年可达到１１．９万亿美元，到２０２５年为１８．２６万美元。则２０２５年中国超导电力规模可望达到９１３０亿美元，其中超导电缆约占５５％，即５０２０亿美元，占全国ＧＤＰ的２．７５％。
２００８年中国电线电缆生产总值占全国ＧＤＰ的１．６％左右，约为７００亿美元，其中电力电缆约占３０％，即２１０亿美元。有关预测显示，我国电线电缆行业在２ｌ世纪前１０年将按１０％～１５％的速度增长，如果我们大力发展高温超导电力应用，电力电缆行业口『望获得
２５％的增长速度，到２０２５年，全国电力电缆产值将达
到０．９４万亿美元，约占全国ＧＤＰ的５．１％。美国估计其２０２０年超导电缆将取得８０％的电缆市场，２０２５年我国超导电缆有望取得电力电缆市场的５０％～５５％，约为４７００—５
２００亿美元。
４
主要发达国家超导发展计划
超导电力技术多年来一直受到了世界各国的蕈视。
近年来美国和欧洲相继发生了多次大的停电事故，促使政府和１二业界进一步加快超导电力技术的研究步伐。美国、１３本、欧洲和韩国都制定了一系列发展超导电力技术的相关计划。
４．１
美国
世界上超导电力技术研究的带头国家是美国，１９９９
第３期蔡传兵等：实用超导材料的发展演变及其前景展望
５
年美国就开始推进了世界上最大规模的ＳＰＩ研究计划，以发展超导电力技术及相关技术，由美国能源部组织国
导技术建设其骨干电网的建议，美国的能源法中也率先肯定了超导电缆电网的作用（见表２）。
２００８年美国纽约州长岛在商业电网中安装了第一条第二代高温超导带材输电电缆，能为３０万户家庭供电，其装机容量为６００ＭＷ。之后，饱受灾难事故和恐怖分子袭击的纽约市宣布启动名称为ＰｒｏｊｅｃｔＨｙｄｒａ的计划。即所谓水螅计划，其主要框架就是２０１０年启动的曼哈顿电网升级改造，它也将使用美同超导体公司开发的液氮冷却系统和超导电缆，以实现纽约电力体系更加可靠的运转。
家实验室、大学和相关公司及电力公司联合攻关。该计
划的研究内容包括超导电缆、超导变压器、超导电机、超导磁悬浮色轮储能、超导限流器等项目的研究。
２００３年，美同东部发生的大停电事故，使得美国政府对于发展超导电力技术的热情大增，并立即批准了为期３年的ｌ２００万美元的超导限流器研究开发项目和
２
６００万美元的高温超导电缆项目。美国能源部还提出
了“美国电网２０３０计划”，在该规划中，提出－ｒ采用超
表２美国电网２０３０规划远景（美ＤＯＥ资料）
Ｔａｂｌｅ
２
Ｐｏｔｅｎｔｉａｌｐｒｏｄｕｃｔｓａｎｄｓｅｒｖｉｃｅｍａｄｅｐｏｓｓｉｂｌｅｂｙｐｒｏｇｒｅｓｓｔｏｗａｒｄｔｈｅｎａｔｉｏｎａｌ（ｂａｓｅｄ
ｏｎ
ｐｒｏｊｅｃｔｏｆｇｄｄ－２０３０
ＤＯＥｄｏｃｕｍｅｎｔｓ）
４．２
日本、韩国
日本在２０世纪９０年代实施了ＳｕｐｅｒＧＭ等超导电力
中心（ＣＡＳＴ），负责管理该计划的实施。该计划第２代高温超导带材的研发分为３阶段：２００１年至２００４年，实现２０Ａ／ｃｍ的５ｍ长带材；２００４年至２００７年，实现
２５０７５０
技术研究计划，并成立了国际超导技术研究中心（ＩＳＴＥＣ），其主要电力公司及电机制造厂家均积极参与超导电力技术研究１＝作。
１３本超导材料的发展在国际上一直处于领先地位，为保持优势，１３本设立了为期５年（２００３—２００７）的第２代高温超导带材研发国家计划，总投资超过１．５亿美元，最终目标是研发出高性能和低成本带材，每ｃｍ宽度ｔ（７７Ｋ，自场）＞３００Ａ，长度在５００ｍ以上，而且要大大降低制造成本。该计划顺利完成后，又设立了２００８—２０１２年计划，大力发展低成本带材的批量化制备，目标为开发３０００条１０千米长，工程临界电流‘＝
５０
Ａ／ｅｒａ的１００ｍ长带材；２００７年至２０１１年，实现Ａ／ｅｒａ的１００ｍ长带材和５００Ａ／ｃｍ的ｌ
０００
ｍ长带
材的产业化，各阶段也有相应的超导电缆、限流器等电力工程应用项目。４．３欧洲各国
欧洲为了促进超导电力技术和超导材料的发展，实施了超导电力联接（ＳＵＰＥＲＰＯＬＩ）计划和欧洲超导技术公司合作（ＣＯＮＥＣＤＵＣ）计划。欧盟于１９９７年开展了超导电性欧洲网１０年计划（１９９７—２００６），建立欧洲超导研究Ｉ）（域平台，提升产业界和学术界沟通。该研发基金由欧盟提供，共涉及１４个欧洲国家的４２个学术机构和２１个工业中心。２００７年欧洲基金会又发布了２００７～２０１２年超导纳米科学与工程项目计划。欧洲一些大的公司如ＡＢＢ、西门子、ＮＥＸＡＮ等也积极投资于这方面的研究，以争取未来的市场。
欧洲超导材料的研发工作由德国牵头，英国、法国、意大利、西班牙、芬兰等国积极参与。欧洲已有
ｋＡ／ｃｍ２（７７Ｋ，自场）的第２代高温超导带材，并开
展较大规模示范，包括ＳＭＥＳ（＞２０ＭＪ）、超导电缆（２７５
ｋＶ一３
ｋＡ）和变压器。
２００１年韩国设立了应用超导技术发展先进能源系统的１０年计划（即ＤＡＰＡＳ计划），主要研究开发高温超导电缆、高温超导限流器、高温超导变压器和高温超导电动机等，并以商业化为目标。同时成立超导应用技术
６中国材料进展
第３０卷
２０个国家共计９０多个组织投入到第２代高温超导带材的研究中，形成了良好的合作网络。５
发展高温超导带材及其电力应用的必要性和前景展望
每一次国际金融危机都会带来一场上大变革，而决
定经济危机应对取得胜利的关键是科技的力量。培育新
的经济增长带，特别是新兴的战略型产业占领科技的制高点，也就是占领新型产业的制高点，将决定着一个国家的未来。超导技术无疑已成为目前世界各国全力争取的科技制高点之一。
超导技术是２ｌ世纪具有战略意义的综合性高新技术，具有前瞻性、战略性。超导带材是超导电力应用的基础，第二代高温超导带材作为目前实用超导材料最为
理想的选择和必然发展趋势。毫无疑问，它的研制和发展是占领超导技术与相关高新科技产业制高点的重要途
径，可创造具有巨大的经济效益和社会效益。
随着美国提出以能源为主的振兴经济计划，能源就成为下一个战略型产业。在奥巴马的能源战略中有两张网，一个是智能电网，一个是超导电网。这两张网资源
消耗低、带动系数大、就业机会多、综合效益好并具有广阔的市场前景。如前所述，如果美国大力发展超导电网，８一ｌＯ内其相应的市场将达到３０万亿美元，仅此
一产业即可抵全球ＧＤＰ的４０％（相对２００８年ＧＤＰ总
值）。
与世界主要发达国家和地区一样，我国主要城市特别上海市，随着经济和社会发展，人们对电能的需求量日益增长，电力系统的容量越来越大，人们对电能质量和安全的要求也越来越高，需要对传统的电力工业技术
进行革新改造。根据美国长岛示范工程经验，一根超导电缆大约可以提供３—５万个家庭供电，覆盖１０一２０万人口。依此推算，一根超导电缆基本可以满足上海的整个陆家嘴地区的供电。
我国主要城市如上海市，现有的常规电力设备和电
力系统存在一些难以克服的缺乏。严重地阻碍电力系统
的发展，至少表现在以下几个方面：①随着电网容量
的增加和规模的不断扩大，电力系统的短路容量越来越
大。不加限制的短路电流对电气设备和正常的工业生产带来很大的危害，还可能导致电力系统的崩溃；②常
规电力技术缺乏快速功率调节技术。这使得电力系统的功率只能维持基本的平衡。一旦电力系统发生扰动特别是大的故障，可能导致严重的功率失衡，从而引起系统
崩溃并对电力系统产生破坏性的危害；③常规电力系统的效率受到ｃｕ，Ａｌ等基本导电材料的限制，要进一
步提高难度很大；④常规电气设备占地面积大，而人口密度的大中城市正是负荷中心。随着上海市经济的不
断发展，对电能需求量也不断增加，因此电网占地的需
求量也越来越大。要解决这一问题，必须对电力系统进行根本性的变革；⑤可再生能源如太阳能、风力发电和潮汐能发电的能量密度低，且易受气候条件的影响。要使这些能源能充分有效的利用，必须采用新的技术措施改善其品质，同时使其能有效地储存并与大电网联结。中国科学院最近公布的中国至２０５０年能源科技发展路线图指出：２０２０年、２０５０年中国电力装备安全技术和电网安全新技术比重将达到５０％和９０％。届时超导电力装置将在电力系统中得到多层次的大规模应用。
如前所述，世界范围内能源供应越来越紧张，而大量能耗都是浪费在传输线上。２００８年全国社会用电总量近３５０００亿千瓦时，按中国输电损耗率约为８％一９％计算，中国每年电量损耗高达３０００亿度，相当于３个投资在ｌ２００亿元以上的核电站总发电容量。其中上海市约占３．６％，每年损耗约１１２亿度电，折合人民币１００多亿元。到２０１０年，我国总发电容量将达到
５５０ＧＷ，电网的总损耗将达到４７ＧＷ，上海地区电网
消耗将达到１７０亿度。随着经济的发展及每年总发电量
的增加，线路耗损数目将更加庞大。超导材料无电阻，能大幅度地降低输电路的损耗。通过降低电网的损耗．
不仅可提高效率，而且可降低燃煤发电量，从而减少污染排放量。可见，发展超导带材及其传输电缆将提升和
改革电力电网，不但能增强经济发展、优化城市环境，而且对节能减排以及低碳经济都有非同寻常的意义。
另外，随着超导材料的规模化生产，超导电力将会
得到大力发展，由此形成的超导产业将会整合来自各式
各样的新技术研发、新产品制造、新服务企业和新型投融机制以及标准的制定和安全监控机构等。上海市如能占领超导带材这一超导电力高科技的制高点，可望能创造出新的经济推动力和投资机遇，增加大量的就业
机会。
未来１０年，随着第二代高温超导带材关键制备技术的突破，一个以第２代超导带材为核心的超导产业可
能会出现井喷现象。由此将会产生行业众多的上、下游
产业链，届时我国主要城市，例如上海市的行业格局将会有所变化，也将大大促进上海市相关传统企业的产品
更新和技术革新进步（如图２所示）。
１９６７年光纤被华裔科学家高锟（２００９年诺贝尔物理学奖获得者）发明，３０年后人们利用光纤技术成功
推进信息产业革命。１９８７年两位华人朱经武、赵忠贤同时发现高于ＹＢａＣｕＯ超导体，１０年后的１９９７年人
第３期蔡传兵等：实用超导材料的发展演变及其前景展望
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Ｆｉｇ．２
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传轱方面的应用很可能像光纤与光缆在信息传输方面的应用一样在其发现３０周年后得到大规模的发展（见图３），这实际上与国内外发展现状和各粪璜测十分吻合。
们实现第一代高温超导带材的产业化制备，２００４年实现商业化生产。纵观光纤材辩的发明、到首次材料商业化、再到产业化发展的历程．高温超导材料的发展阶段非常相似。由此可以推测超导材料与电缆在电力
略一■
Ｆｉｇ．３
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目３
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６ｂｍ
ａｎｄ㈣ｎｄｕｅｆｉｎｇ“ｐ“
根据国内外发展态势，未来ＪＯ年之后，随着超导材料的产业化．越导电力应用．包括超导电缆，超导变压器、超导限流器、超导磁悬浮车、超导电磁推进器、
超导电机驱动飞机和高温超导磁成像杖将逐步在上海市的各种瓤域和场所出现。超导技术最终将蛤我们的城市带束变革性的影响。趣导带材厦其电缆应用技术是国家
８中国材料进展第３０卷
和地方发展智能电网的迫切需求，根据２０１０年７月上海市人民政府与国家电网在沪签署的关于智能电网建设战略合作协议，上海市将率先发展智能电网等战略性新兴产业，将重点发展包括“高温超导”等７个方面产业和技术。国家电网与上海市人民政府将分别在北京、上海进行大长度超导电缆并网示范项目建设。为降低成本和防止国外技术封锁，急需国内有关单位研制出高质量的２Ｇ高温超导带材，并能实现批量化制备，进而为将来超导电力工程产业化发展打下坚实的基础。６
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Ｐｒｉｃｅｓ
Ｍｅｅｏｎｎｅｌｌ．Ａｎａｌｙｓｇ＊
却难以一蹴而就。经过近２０年的发展，基于Ｙ系薄膜
的第二代高温超导带材逐步发展成熟，在完成了千米级连续化外延丁艺和性能的优化之后，已成为目前液氮温度超导性能最好的材料，处于产业化前夜。为ｒ实现真正意义上的低成本、高机械强度和高不可逆磁场等优势，满足更广范围的应用需求，人们正在努力推动第２代高温超导带材向低成本、稳定化和规模化方向发展。
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ＥｃｏｎｏｍｉｃａｌＣｏｍｍｅｒｃｉａｌ
Ｅｎｅｒｇｙ
Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ【Ｒ］．ｕｓ：Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ
ｆｏｒＥｌｅｃｔｒｉｃ
可以预见，随着第二代高温超导带材研究技术的进
ｏｆ
Ｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ
Ａ
Ｓｙｓｔｅｍｓ
Ｐｒｏｇｒａｍ，２００１．
ｉｎ
一步成熟，其性能价格比也将大幅下降，最终将会降低
到１０～２５￥／ｋＡ・ｍ，接近或低于Ｃｕ的性价比。届时开展各种大规模超导应用将变为可能，市场需求和产值也将会出现井喷的局面。正如半导体带来了资讯时代、光纤带来了传讯时代，高温超导材料将从根本上改变人类的用电方式，给电力、能源、交通以及其它与电磁有关的科技业带来革命性的发展。
［８］ＭａｌｏｚｅｍｏｆｆＰ，ＦｌｅｓｈｉｅｒＳ，ＲｕｐｉｅｈＳｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｏｒ
Ｃｏａｔｅｄ
Ｍ，ｅｔａ１．ＰｒｏｇｒｅｓｓＨｉｇｈ
Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ
ＣｏｎｄｕｃｔｏｒｓａｎｄＴｈｅｉｒＡｐｐｌｉｃａ・
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ｔｉｏａ
Ｏｎ
Ａｐｐｌｉｃａ—
Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ（２０１０—２０２０）ｏｆ
２ｎｄ
ＡｇｅＨｉｇｈＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ
Ｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ
Ｔａｔｅｓ（上海市第二代高温超导带材及应用发展
（２０１０—２０２０）战略研究报告）［Ｒ］．Ｓｈａｎｇｈａｉ：Ｓｈａｎｇｈａｉ
ＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
Ｐｒｅｓｓ．２００２．
＊＊＊＊＊＊＊扑＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊—㈣＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊伽书啡
日本成功研制无需稀土强力磁铁
日本东北大学研究生院等科研机构团体宣布，目前已成功开发出一种无需稀士即ａＩ获得强磁力磁铁的基础技术。这种“无稀土磁铁”的磁力可与用于混合动力车的发动机和家电的钕磁铁磁力相匹敌，预计２０２５年前后该技术将走向实用化。
据悉，这种磁铁主要由铁和氮物质合成，无需从中同进口具有供应风险的钕等稀土矿。这将意味着日本先于其它国家，首次成功合成“强磁性氮化铁”。强磁性氮化铁在大约４０年前即被看好，由于纳米合成技术成为可能，该研究取得巨大发展。
此次研制成功的强磁性氮化铁所需原料由生产磁性材料的户田工业（位于广岛县）提供，合成技术则由东北大学研究生院的高桥研等教授开发。据悉，该研究作为独立行政法人新能源产业综合开发机构（ＮＥＤＯ）的项目，将得到
丰田汽车等的协助，今后共同提高强磁性氮化铁的耐高温性和磁力的持久性。
（Ｆｒｏｍ
ｈｔｔｐ：／／ｎｅｗｓ．ｓｃｉｅｎｃｅｎｅｔ．ｅｎ／ｈｔｍｌｎｅｗｓ／２０１
１／３／２４４７０２．ｓｈｔｍ）
实用超导材料的发展演变及其前景展望
作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：
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