对我国超导技术发展的认识和建议

超导现象是指材料被冷却到一定程度时电阻为零的现象.由于没有电阻,电子可以无阻碍的自由穿行,而不产生任何热量,因此,超导技术有望应用于高耗能行业,尤其在电力领域,成为降低损耗的主要手段之一.目前煤炭、金属等资源日趋紧张,用电量又持续增长,且在输电过程中又有大量的电能浪费在电阻损耗上.可以说,超导技术是最有可能缓解甚至解决高耗能问题的途径之一.超导技术的相关产品主要包括超导电机、超导限流器、超导电缆、超导变压器和超导储能系统等.     

Bi系高温超导线材的发展历史及应用现状

众所周知，金属等导电材料在传导电流时，都会表现出对电流的阻碍作用，造成电能的损耗。然而，1911年荷兰物理学家Onnes首先发现了一个奇特的现象：汞的电阻在4．2K时会减小至零。于是，科学家将这种现象称之为“超导”，将这种冷却到一定     

强电用超导材料的发展现状与展望

超导材料具有常规材料不具备的零电阻、完全抗磁性等宏观量子现象，是典型的量子材料。在强电应用领域，使用超导材料可以实现常规技术无法实现的超强磁场、大容量储能等诸多颠覆性技术，因此，强电用超导材料制备技术一直是国际高技术竞争前沿。本文通过梳理国内外强电用超导材料及其制备技术的发展现状，系统分析和阐明了包括低温超导材料NbTi、Nb3Sn和高温超导材料YBCO涂层导体、Bi-2223带材、Bi-2212线材以及MgB2线材等实用化超导材料在强电应用领域的发展趋势。分析我国强电用超导材料发展存在的问题，我国需要以开发出面向不同强电应用需求的高性能超导材料体系为基础，实现超导材料和强电应用产品的协同发展，推动强电用超导材料制备技术和应用技术的创新水平提升和产业化规模。研究建议，通过国家层面组织“产学研用”联合攻关，实现低温超导材料产业升级，突破高温超导材料批量化制备关键技术的发展思路，实现强电用超导材料的快速发展和应用。     

政府及企业应更多关注和支持超导材料研究及产业发展

正1908年荷兰Leiden大学的Kamerling Onnes小组将He液化,1911年测量水银Hg的电阻温度曲线时发现在4.2K(零下269℃)左右电阻突然消失此性质被命名为超导性。目前已有数千种超导体被发现,但是具有实用化价值的仅有低温超导材料Nb47wt%Ti(NbTi)、Nb_3Sn(Al),高温超导材料Bi-2223、Bi-2212、MgB_2、ReBCO,共6种。     

二代YBCO超导带材的制备及其临界电流测试方法

超导材料在低温下具有零电阻性和抗磁性,在电力传输、交通、医学、国防等领域有着广泛的应用前景。超导材料分为一代超导材料和二代超导材料,     

超导材料及其应用

众所周知,随着温度的下降,一般金属的电阻也跟着下降。然而有些物质在极低的温度下,突然出现电阻变为零的现象。这种零电阻现象就叫做超导现象。具有这种性质的材料叫做超导材料(参看图1)。     

超导YBa_2Cu_3O_(7+δ)/硅橡胶复合材料的压敏与介电特性

采用YBa_2Cu_3O_(+δ)(简称YBCO)多晶陶瓷超导粉末与硅橡胶(110型)按不同质量比进行配料, 经过特殊的制备工艺, 合成不同含量的超导YBCO/硅橡胶高分子复合材料, 分别测量样品的压敏效应和介电特性. 结果表明, 在不同应力作用下, 样品电阻值的变化范围在1～4个数量级. 样品电阻值随测量温度的降低(300~50 K)呈下降趋势, 测量温度降到90 K时, 样品电阻值发生突变, 但在90~50 K没有观察到超导零电阻现象. 室温下, 样品的介电常数随频率的增加(1 kHz~5 MHz)而减小, 介电损耗随测量频率的增大先增大后减小. 随着YBCO含量的增加, 形成的超电容网络微观结构也就越多, 样品的电阻逐渐减小电流加大, 导致超电容中电解质的极化强度有所增加, 两者共同作用的结果导致样品的介电常数、介电损耗均随着YBCO含量的增加而增大.     

国内外参与超导带材技术开发的公司简况

超导材料具有零电阻性、抗磁性和宏观量子效应等基本特性。将超导材料的零电阻性应用于电力传输,可大大降低电能的损耗;将其抗磁性应用于交通,可开发出安全、舒适、安静的交通工具。正因为超导材料是超导产品的核心部件,而超导带材的量产化是任何超导产品得以实用化的前提,所以国内外企业都在积极开发相关技术。本文在国内外报道的基础上,     

超导YBa2Cu3O7 +δ/硅橡胶复合材料的压敏与介电特性

采用YBa₂Cu₃O_{7 +δ}(简称YBCO)多晶陶瓷超导粉末与硅橡胶(110型)按不同质量比进行配料,经过特殊的制备工艺,合成不同含量的超导 YBCO/硅橡胶高分子复合材料,分别测量样品的压敏效应和介电特性。结果表明,在不同应力作用下,样品电阻值的变化范围在1～4个数量级。样品电阻值随测量温度的降低(300~50K)呈下降趋势,测量温度降到90K时,样品电阻值发生突变,但在9050K没有观察到超导零电阻现象。室温下,样品的介电常数随频率的增加(1 kHz~5 MHz)而减小,介电损耗随测量频率的增大先增大后减小。随着YBCO含量的增加,形成的超电容网络微观结构也就越多,样品的电阻逐渐减小电流加大,导致超电容中电解质的极化强度有所增加,两者共同作用的结果导致样品的介电常数、介电损耗均随着YBCO含量的增加而增大。     

超导高频铜腔镀铌研究进展北大核心CSCD

随着粒子加速器超导高频技术的发展,超导高频腔的加速梯度与Q0值已接近纯铌材料的极限。然而,相比纯铌材超导高频腔,铜镀铌腔具有热稳定性高、机械稳定性高、对于直流磁场不敏感、RF性能和热性能可分离、优化的BCS电阻等优点。但目前铜镀铌腔在中等加速梯度(10~15 MV/m)下有较为严重的Q值下降,而且随超导腔的频率增加其下降趋势增大。近年来,镀膜超导高频腔的研究热点主要集中在:①通过采用能量更高的沉积技术,如:高功率脉冲磁控溅射、阴极电弧法、电子束等离子体蒸镀法、激光脉冲沉积等方法,降低薄膜内缺陷,提高薄膜的致密度,薄膜与衬底的结合力;②通过研究薄膜中氧、氢等杂质含量对表面剩余电阻等的影响,进而分析引起Q值下降的原理;③研发性能更优的多层膜结构以及新型沉积方法等。铜镀铌腔在LEP、LHC等粒子加速器中已经得到应用,并且稳定运行多年,证明其工程应用的可靠性与实际意义。     

超导研究的新突破

最近,英国发现了临界转变温度为92K的新型陶瓷材料,使超导研究取得了新的突破。新型的陶瓷材料经过磁化、电阻等性能的测试,显示了比所有已知超导材料更好的应用前景,特别是应用在大电流方面,将大大加强长距离超导电力传输和超导贮能的进程。这项重大发现是英国通用电器公司下属的马可尼公司贺斯特研究中心(Hirst Research Center of GEC Marconi Company)的研究人员积两年之努力获得的成果。他们在研究中利用了一个名为马克的机器人,剖析、研究了15000多种材料。这项工作是欧共体国家的     

高温超导材料及其应用

从1986年底开始,在世界范围内开展了一场超导研究的“大竞赛”,以美国,日本和中国为主的许多国家进行了“较量”,并且得到各自政府的支持,许多国家都拨出专款,掀起一个全球性的“超导热”。超导现象是奥尼斯(H·K·Onnes)于1911年在莱顿大学发现的。他在测量液氦低温中的Hg的电阻时发     

一种压敏超导-金属-高分子复合材料

将高温超导材料YBa2Cu3O7 8与硅橡胶复合,制备了一种电阻对压力敏感的超导-高分子复合材料,并对不同温度下材料的物理性质进行了测量.结果表明这种材料的电阻率随压强的增加呈指数衰减,在10MPa压强作用下,材料的电阻率降低10个数量级,复合材料的电阻率及其对压强的敏感性随组分比例的不同而变化.研究发现这种超导-高分子复合材料的电阻率及其对压力的敏感性可以通过添加第3种金属组分来有效地调节;超导-金属-高分子复合材料的电阻率在150K以下有一个突然下降.     

超导电阻测量系统设计

要本文通过对超导电阻特性的分析研究,提出了一种基于微弱信号检测的超导体电阻测量的新方案。论述了微弱信号检测应用于超导电阻测量的可行性。系统通过微弱信号检测中的相关检测方法实现超导电阻信号的提取,尽可能的去除噪声信号。并采用TMS320VC5509A进行信号处理,通过软件编程实现相关检测,提高信号质量。系统运行稳定,并充分显示出了自身在超导体电阻测量等微弱信号检测方面的优越性。     

美研制出新型超导集成电路

12月号的美国《电气电子工程师学会分析》杂志报道说,美国研究人员研制出一种新型超导集成电路,它的时钟频率能够达到100GHZ。 新设计出的这种“高速单通量量子”逻辑电路采用了超导材料铌。为了保证内部电阻接近零,这种逻     

基于锁定放大器相关原理的超导电阻测量系统

针对超导体电阻值微小、信号中通常会夹带大噪声造成的超导电阻信号测量困难的情况,通过对超导电阻特性和传统测量方法的分析研究,提出了一种基于微弱信号检测的超导体电阻测量的新方案.利用高性能DSP芯片TMS320VC5509A,软件实现了超导体电阻的测量,同时利用89C2051单片机配合双积分A/D转换器ICL7135测量超导体的环境温度.实验表明,系统能够有效地检测微弱的超导电阻信号,运行稳定,有良好的测量精度和灵敏度,充分显示出了自身在超导体电阻测量等微弱信号检测方面的优越性.     

材料科学的若干新进展(下)

<正> 自超导现象发现后,物理学家对超导的本质进行了不懈的探索。现已查明,超导是物质的一种状态。任何物质在一定的临界温度以下都可以失去电阻而呈现超导性。图4所示为Chakraverty画出的相图。随     

实验新发现挑战高温超导理论

美国康奈尔大学的研究人员通过单原子尺度的观测，发现高温超导机制可能比科学家们想象的更接近于低温超导。超导是能不受有效电阻作用传导电流的材料。被称为铜氧化物的高温超导材料可以在相对较高的液氮温度下实现超导。这项最新研究可能对理解高温超导机制有帮助。     

磁体用NbTi超导体的研究进展

NbTi是典型的低温超导材料,广泛应用于核磁共振成像(MRI)、核磁共振(NMR)、高能物理(HEP)等领域.常用NbTi超导材料的临界温度Tc为9.6K,4.2K时的上临界场Hc2为11T,因此NbTi超导材料的应用都是在低场范围内,也是不可替代的低场超导材料.综述了NbTi超导材料的发展现状和未来的发展趋势.     

Y-Ba-Cu-O超导涂层的研制

用等离子喷涂工艺制备了 Y-Ba-Cu-O 高临界温度超导涂层,涂层的初始转变温度为101K、零电阻温度为86K。电阻率与磁化率的测量结果表明这种超导涂层具有与烧结超导块体相类似的性能,X 光衍射谱显示出涂层主要由 YBa_2Cu_3O_(?)单相化合物组成。