超导材料的研究进展如何？

目前高温超导材料的产业化发展越来越成熟，据美国能源部（DOE）预测，到 2020

年低温超导材料应用市场将达到 45%，高温超导材料市场占 55%；到 2030 年低温超导材料

应用市场将达到 31.3%，高温超导材料市场占 68.7%。由此可见，在超导材料应用领域，高

温超导材料的*将会逐步扩大。

超导材料的研究进展如何？

（一）低温超导材料

目前应用zui广泛的低温超导材料是 NbTi 和 Nb 3 Sn 超导线材。在欧洲大型强子对撞机计

划（LHC 计划）、核聚变装置（ITER）及科学与医疗仪等需求的推动下，NbTi 超

导体的工业化生产及应用取得了重大进展。在医用超导磁共振成像装置中，NbTi 超导线材

得到了广泛应用。法国阿尔斯通公司（Alstom）可以生产芯丝直径 5μm 的 NbTi 超导体，电

流密度 Jc 可以达到 122/mm 2 （11T,1.7K）。德国真空熔炼公司（VAC）和意大利 Europa

Metalli SPA 公司生产的多芯 NbTi 超导线材电流密度 Jc 可达 2300-2600 A/mm 2 （5T,4.2K）。

（二）中温超导材料

自 MgB 2 超导材料发现以来，学术界便给予了其极大关注。与铜氧化物高温超导材

料相比，MgB 2 超导体的化学成分以及晶体结构都更简单，同时材料还可以保证很高的临界

电流密度。综合考虑制冷成本和材料成本，MgB 2 在 20K-30K 温区和中低磁场条件下具有很

好的应用前景。目前在上关于 MgB 2 超导材料的研究发展很快，意大利哥伦布公司已经

利用 MgB 2 多芯线批量生产了开放式，磁场在 0.6 特斯拉左右的核磁成像装置。此外日本及

美国均取得了一系列成果。

（三）高温超导材料

在强电应用方面，高温超导材料还没有形成正式、规模化的应用。大部分以 BSCCO 为

基础的应用也是进行一些应用的尝试。目前利用粉末套管法生产 Bi-2223 带材技术已经比较

成熟，能够生产出几千米级的超导带材。美国超导公司（ASC）、德国真空冶炼公司（VAC）

以及日本住友电工（SEI）都已经具备批量化生产千米长带的能力。其中，美国超导公司（ASC）

在铋带的生产技术及批量化生产能力方面，均处于地位，所生产的高温超导带材zui

高临界电流密度已经超过 7.4 × 10 4 A/cm 2 （77K），百米长带的工程电流密度超过 1.4 × 10 4 A/

cm 2 （77K），千米长带的工程电流密度也达 1.0 × 10 4 A/cm 2 （77K）。但是由于这些 BSCCO

带材均需要银包套材料保护，因此成本很难降低。此外，由于 Bi 系材料一般在液氮温度下

磁通运动剧烈，无法使用，因此 Bi-2223 长带材的应用没有得到推广。目前，各国正在积极

研究在柔性金属基带上涂以 YBCO 厚膜的涂层导体（Coated Conductor），称为 CC 导体或

者第二代高温超导带材，无论是物理方法还是化学方法制备的第二代高温超导带材都可以达

到千米级，但是成品率较低。这方面以美国，日本和韩国目前较为。

近期美国科研人员通过优化超导材料的内部缺陷，从而大大增强了材料的载流能力和临

界温度。2016 年 7 月 12 日，美国阿贡国家实验室（Argonne）开发了一种新方法，可以优化

超导体材料内部缺陷的排布，从而增强商业高温超导线缆的载流能力。10 月 6 日，美国布鲁

克海文国家实验室研究团队表示，通过使用低能量质子对 FeSe 0.5 Te 0.5 薄膜进行辐照，便可在

超导材料内部产生级联缺陷。这些级联缺陷不仅可以使得铁基超导材料的载流能力翻倍，而

且还稍微提高了材料的临界温度。

日本方面，2016 年 5 月 17 日，日本新能源产业技术综合开发机构（ NEDO）宣布，将

分四个主题进行高温超导实际应用的技术开发。

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