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超導新生代:鐵基超導的前世今生

時間:2022-11-25 16:44:45    來源:維科網

超導是20世紀最偉大的科學發現之一,指的是某些材料在溫度降低到某一臨界溫度,或超導轉變溫度以下時,電阻突然消失的現象,具備這種特性的材料稱為超導體。近年來,超導材料在信息通訊、生物醫學、航空航天等領域的應用前景越來越廣闊。

中國鐵基超導的前世今生

說起中國的鐵基超導技術,我們就不得不提起趙忠賢院士,趙忠賢院士在2016年因其所研究的鐵基超導體和液氮溫區等技術,被授予國家最高的科學技術獎項。這項技術的掌握在某種意義上決定了我國在后續超導行業的自主獨立,目前我們可以將這項技術靈活運用到磁懸浮列車,以及電力輸送等重要的生活和生產領域當中。


(資料圖片僅供參考)

在早些年,我國的超導體相關工作開展的并不順利,因為我們國家的高端科技起步較晚,發展速度也相較于發達國家更慢一些。但是科研人員們并沒有被這樣的困難所嚇倒,而是竭盡所能的給自己“補歷史課”,充分發揚了不恥下問的精神,利用世界各國已經公布的超導體相關技術資料來,對于這項高深的技術,開展屬于中國人自己的研究。

趙忠賢院士就是這些研究者當中最為著名的一位,在研究的過程中,趙忠賢院士發現,超導體材料在25K和30K這兩個溫度上有著明顯的界限,這兩個界限也是劃分低溫超導體和高溫超導體的重要依據。

而材料溫度的極限,被外國人定義為40K,也被稱之為權威的麥克米蘭極限溫度。一般來說,臨界溫度越高的超導體及性能也就越為強悍,世界上的科學家們都明白這一點。但是在接近100多年的發展過程中,人們從來沒有突破40K的超導體溫度極限,而超導體材料也一直被國外主導。直到1986年,中國人終于讓自己的超導體研究行業在起步最晚的前提條件下追平了歐美人的團隊,我們在不同的金屬體系當中,獲得了40克以上的高溫超導體材料,一舉突破了世界上的紀錄。讓“40K麥克米蘭極限溫度”變成了笑話。

不止于此,趙忠賢院士在后續的研究當中采用了中國的稀土,利用高壓融合技術制造出了一種名叫氟摻雜鐠陽鐵砷鐵基超導體的物質,這個物質的溫度極限已經達到了52K,再一次突破了由他自己創造的記錄。

但趙忠賢并沒有就此滿足,而是繼續用已有的經驗,對其他超導體物質進行更為深刻的研究,在不久之后,趙忠賢院士的團隊成功合成了55K的氟摻雜砷氧鐵砷化合物(鐵基超導體)。因為這項技術的突破,我國便可以利用自主的科技來進行核磁共振領域的研究,而對手日本有關于二氧化鎂的研究也完全被按在了地上打,他們的超導體技術已經在趙忠賢院士的突破之下,徹底變成了過去式。

超導材料龍頭企業

永鼎股份(600105)

公司傳統主業是通信線纜,超導產業是公司的種子產業,是公司的戰略儲備項目。永鼎積極推行卓越績效管理體系,榮獲了“江蘇省AAA質量信用企業”及首批信息通信行業企業AAA信用等級等榮譽。公司擁有國家級企業技術中心、博士后科研工作站等國家級創新平臺。

西部超導(688122)

公司主要從事高端鈦合金材料、超導產品及高性能高溫合金的研發、生產和銷售。獲得國家技術發明二等獎、國家科學技術進步二等獎、國防科學技術進步一等獎、陜西省科學技術獎一等獎、陜西省技術發明獎一等獎、工信部第五批制造業單項冠軍示范企業、中國工業大獎、航空科學技術進步一等獎、中國有色工業科學技術獎一等獎等獎項。

特變電工(600089)

主營業務包括輸變電業務、新能源業務及能源業務。公司是世界上第二臺掛網運行的三相高超導變壓器,也是全球首臺非晶合金鐵芯高超導變壓器在通過并網前的各種測試后,在新疆成功投入電網運行。這是國內第一臺擁有自主知識產權的高超導電力變壓器。

寶勝股份(600973)

寶勝科技創新股份有限公司是一家主要從事電線電纜及電纜附件開發、制造、銷售及相關的生產技術開發的公司。超導電纜項目完成了6臺低溫超導電纜主要設備的安裝和調試,并與西北有色金屬研究院簽訂合作開發高溫超導材料的制備技術協議。從近五年扣非凈利潤來看,近五年扣非凈利潤均值為1.3億元。

許繼電氣(000400)

該公司類別為儲能+特高壓+光伏+軍工,主要從事電力系統二次設備和一次設備的研制、銷售。公司產品主要智能變配電系統、智能中壓供用電設備、智能電表、電動汽車智能充換電系統、直流輸電系統、EMS加工服務。

超導行業 保持高速發展

隨著實用化高溫超導材料制備和產業化技術的突破性進展,各國政府和大企業對超導電氣技術的應用研究開發給予了大力支持。超導電纜、超導限流器、超導變壓器、超導儲能系統、超導電機、多功能集成超導電力裝置和超導變電站是實現超導電氣技術重大革新的基礎,是超導應用技術這一戰略性新興產業中最具市場潛力和應用價值的關鍵技術。

當前,超導市場規模為50.8億歐元,其中低溫超導市場規模達到50.5億歐元,超導材料占比99.41%;2017年,在全球超導市場中,超導材料市場規模占比仍超過90%。

預計到2022年,全球超導技術市場規模將增至58億美元,期間年復合增率高達12.8%。隨著技術的不斷改進,高溫超導需求將不斷增加,尤其是在電力領域。

基于超導技術的先進性和在特定領域的不可替代性,未來前景廣闊,各家超導機構仍保持著對超導技術的持續投入,超導產業發展前景良好。

原文標題:新材料情報NMT丨超導新生代:鐵基超導的前世今生

關鍵詞: 超導材料 鐵基超導 電力輸送

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