2019年钇钡铜氧高温超导材料应用分析报告

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图表索引

图 1：超导材料发展史 (5)

图 2：超导材料的零电阻现象 (6)

图 3：超导材料的完全抗磁性 (6)

图 4：超导材料产业链 (7)

图 5：超导体临界温度研究进展 (8)

图 6：二代高温超导YBCO带材结构示意图 (9)

图 7：高温超导感应加热原理图 (11)

图 8：可均匀加热铝棒的3D超导线圈结构图 (11)

图 9：高温超导感应加热设备 (13)

超导材料：百年积淀新材料

超导材料主要分为低温超导和高温超导

超导材料是一种在一定低温条件下，能排斥磁力线且呈现出电阻为零的特性的新型节能材料。目前，已发现有46种元素和几千种合金和化合物可以成为超导材料。

超导材料是1911年荷兰物理学家昂内斯首先发现的，因其具有零电阻、完全抗磁和通量量子化等优异特性，从被发现之日起就获得了广泛的关注和研究。经过百年的发展，目前以铌钛（NbTi）和铌锡（Nb3Sn）为主的低温超导材料已实现商业化生产，其应用规模已占到超导材料市场的90%左右。但由于低温超导材料临界转变温度低，必须在液氦温区下才能实现超导特性，而液氦制冷的成本又非常高，所以其工程应用受到限制。高温超导材料因为可以在更高的工作温区（如液氢温区、液氮温区）下工作，能降低其制冷成本，受到美、日、德等主要发达国家的高度重视。目前具有实用价值的高温超导材料有以下几种：已实现商业化生产的铋系

（Bi2223、Bi2212）和二硼化镁（MgB2），处于商业化前期的钇钡铜氧（YBCO）涂层导体，以及处于实验室阶段的2008年刚发现的铁基超导材料。

图1：超导材料发展史

超导材料根据组成和转变温度的不同可分为低温超导材料和高温超导材料。一般认为，Tc<25K的超导材料称为低温超导材料，目前已实现商业化的包括NbTi （Tc=9.5K）和Nb3Sn（Tc=18k）；Tc≥25K的超导材料称为高温超导材料，有实用价值的高温超导材料主要有：第一代铋系BSCCO高温超导材料，已得到商业化应用；第二代钇系YBCO高温超导材料、硼化镁(MgB2)、铁基超导材料(FeSe)。目前，基于低温超导材料的应用装置一般工作在液氦温度（4.2K及以下），基于高温超导材料的应用装置一般工作在液氢温度（约20K）至液氮温度（约77K）之间。探索出更高临界温度乃至室温的超导体是超导技术的主攻方向。

目前各国研究人员研发和生产的重点是YBCO超导材料，并认为其是未来超导材料发展的主要方向。