超導(dǎo)體，又稱為超導(dǎo)材料，指在某一溫度下，電阻為零的導(dǎo)體。超導(dǎo)體具有完全電導(dǎo)、完全抗磁、通量量子化等特性。據(jù)1911年荷蘭萊頓大學(xué)卡末林.昂內(nèi)斯教授第一次發(fā)現(xiàn)超導(dǎo)特性已有100多年歷史。從人類發(fā)現(xiàn)超導(dǎo)現(xiàn)象開(kāi)始，人們就意識(shí)到，超導(dǎo)各種神奇的性質(zhì)將為電能以及各種與電磁有關(guān)的工藝技術(shù)領(lǐng)域帶來(lái)新的革命。
今天，超導(dǎo)技術(shù)也被各國(guó)政府認(rèn)為是具有巨大商業(yè)價(jià)值及戰(zhàn)略意義的高新技術(shù)，應(yīng)用涉及能源、信息、交通、工業(yè)、健康、環(huán)保等諸多方面。近年來(lái)中國(guó)超導(dǎo)產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程不斷加速。7月，中國(guó)成功研制ITER大型超導(dǎo)磁體系統(tǒng)首個(gè)部件；8月中國(guó)成功研發(fā)基于國(guó)產(chǎn)YBCO超導(dǎo)帶材的高溫超導(dǎo)發(fā)電機(jī)。超導(dǎo)技術(shù)的不斷推進(jìn)大大促進(jìn)了超導(dǎo)行業(yè)的發(fā)展。
電力運(yùn)輸，國(guó)家戰(zhàn)略的重中之重
隨著我國(guó)電力行業(yè)的發(fā)展，對(duì)于配套產(chǎn)業(yè)的要求也越來(lái)越高，電線電纜作為電力配套產(chǎn)業(yè)中的重要一環(huán)，同樣面臨著升級(jí)換代的需求，以適應(yīng)中國(guó)電力發(fā)展。目前，我國(guó)每年從國(guó)外進(jìn)口高溫電纜約二十億元用于國(guó)內(nèi)建設(shè)，預(yù)計(jì)到2020年全球超導(dǎo)應(yīng)用的市場(chǎng)將達(dá)2440億美元(約合14869億人民幣)，高溫超導(dǎo)電纜約占5%的份額。
由于高溫超導(dǎo)線纜具有價(jià)格低、容量大、損耗低、無(wú)電磁污染等優(yōu)勢(shì)，在國(guó)際上頗受重視，許多國(guó)家已將發(fā)展超導(dǎo)產(chǎn)業(yè)上升到戰(zhàn)略高度。所以，高溫超導(dǎo)技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用將是今后電線電纜行業(yè)的重要技術(shù)。目前，我國(guó)已有中天科技、百利電氣、永鼎股份等多家國(guó)際先進(jìn)企業(yè)進(jìn)行相關(guān)領(lǐng)域研究。
中天科技股份有限公司作為中國(guó)光電線纜領(lǐng)域的龍頭企業(yè)之一，為了更好更快地發(fā)展面向輸電系統(tǒng)應(yīng)用的超導(dǎo)限流技術(shù)，中天科技與中國(guó)科學(xué)院電工研究所聯(lián)合建立“電力超導(dǎo)技術(shù)聯(lián)合研究開(kāi)發(fā)中心”。近日，中天科技再接再厲，完成了我國(guó)第一根±525kV交聯(lián)聚乙烯絕緣柔性直流電纜系統(tǒng)的研制，標(biāo)志著中國(guó)超高壓直流電纜技術(shù)與歐洲、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家處于同一先進(jìn)水平。
高溫超導(dǎo)不僅應(yīng)用于電線電纜，在電力運(yùn)輸?shù)闹卸谁h(huán)節(jié)也擁有不可忽視的作用。
2016年8月15日，新疆特變電工股份有限公司宣布，經(jīng)過(guò)４年多的研發(fā)，世界上第二臺(tái)掛網(wǎng)運(yùn)行的三相高溫超導(dǎo)變壓器，也是全球首臺(tái)非晶合金鐵芯高溫超導(dǎo)變壓器在通過(guò)并網(wǎng)前的各種測(cè)試后，在新疆成功投入電網(wǎng)運(yùn)行。這是我國(guó)第一臺(tái)擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的高溫超導(dǎo)電力變壓器。據(jù)了解，這臺(tái)高溫超導(dǎo)變壓器樣機(jī)的負(fù)載損耗僅相當(dāng)于同容量油浸式變壓器９型國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的4.5％。
移動(dòng)通訊，微波通訊領(lǐng)域的革命性變化
在移動(dòng)通信領(lǐng)域，我們也能看到高溫超導(dǎo)技術(shù)的身影。
濾波器廣泛應(yīng)用于各種無(wú)線通信設(shè)備中，其作用是從收到的無(wú)數(shù)微波信號(hào)中選出自己有用的、特定頻率的信號(hào)。以往濾波器由于金屬電阻原因，很難達(dá)到理想的濾波性能。而高溫超導(dǎo)材料的微波電阻比傳統(tǒng)金屬材料小3個(gè)數(shù)量級(jí)左右，用高溫超導(dǎo)制造的濾波器插入損耗極小、帶外抑制性好，具有十分理想的濾波性能。
綜藝超導(dǎo)科技有限公司是繼美國(guó)之后國(guó)內(nèi)唯一實(shí)現(xiàn)超導(dǎo)薄膜材料和超導(dǎo)濾波器工程化實(shí)施和規(guī)模商業(yè)應(yīng)用的高新技術(shù)企業(yè)，是清華大學(xué)與綜藝股份等多家股東共同投資創(chuàng)立的超導(dǎo)技術(shù)產(chǎn)業(yè)化平臺(tái)。目前制備的釔鋇銅氧(YBCO)超導(dǎo)薄膜達(dá)到國(guó)際先進(jìn)技術(shù)水平，已成功應(yīng)用在自主研發(fā)的高溫超導(dǎo)濾波系統(tǒng)中。
高溫超導(dǎo)濾波系統(tǒng)的出現(xiàn)為微波通信領(lǐng)域帶來(lái)了革命性的變化，在第三、四代移動(dòng)通信基站中發(fā)揮著舉足輕重的作用。
核磁共振，醫(yī)療領(lǐng)域的偵察兵
不僅僅是電力與通信業(yè)，我國(guó)超導(dǎo)技術(shù)在醫(yī)療領(lǐng)域的發(fā)展仍舊不可小視。
2017年8月18日，由濰坊新力超導(dǎo)磁電科技有限公司自主研發(fā)的全球首臺(tái)3.0T/850型核磁共振分子成像超導(dǎo)磁體樣機(jī)獲得成功。該磁體各項(xiàng)指標(biāo)均滿足于3.0T核磁共振系統(tǒng)高質(zhì)量成像要求，是目前最先進(jìn)的高端醫(yī)療影像設(shè)備之一。相比傳統(tǒng)的1.5T核磁共振系統(tǒng)，具有成像速度快、圖像質(zhì)量高、掃描噪音小的技術(shù)優(yōu)勢(shì)?；颊呖梢缘玫阶羁旖荨⒆顪?zhǔn)確的診斷，為疾病的治療贏得寶貴時(shí)間和時(shí)機(jī)。該設(shè)備的問(wèn)世不僅打破了國(guó)外技術(shù)長(zhǎng)期壟斷，也標(biāo)志著我國(guó)高端醫(yī)療影像裝備研發(fā)已走在世界前列。
電力、通信、醫(yī)療，雖然當(dāng)前我國(guó)在超導(dǎo)領(lǐng)域已經(jīng)取得了不小的成就，但超導(dǎo)技術(shù)的應(yīng)用遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止于此。
低溫超導(dǎo)，點(diǎn)亮“人造太陽(yáng)”
在西安經(jīng)開(kāi)區(qū)，有這樣一家材料領(lǐng)域從業(yè)企業(yè)，他們從成立之初就瞄準(zhǔn)國(guó)內(nèi)緊缺產(chǎn)品領(lǐng)域，產(chǎn)品定位于“國(guó)內(nèi)空白、國(guó)際先進(jìn)”，這就是西部超導(dǎo)材料科技股份有限公司。歷經(jīng)13年的發(fā)展，如今西部超導(dǎo)已經(jīng)成為國(guó)際上唯一的低溫超導(dǎo)合金棒材及線材全流程生產(chǎn)企業(yè)。
國(guó)際熱核聚變實(shí)驗(yàn)堆（ITER）計(jì)劃的提出，旨在仿照太陽(yáng)發(fā)出能量的原理，為人類持續(xù)提供能源，這也被稱為“人造太陽(yáng)”計(jì)劃。經(jīng)過(guò)十多年的努力，西部超導(dǎo)參與“人造太陽(yáng)”計(jì)劃的夢(mèng)想終于實(shí)現(xiàn)——中國(guó)國(guó)際核聚變能源計(jì)劃執(zhí)行中心代表國(guó)際ITER組織，與他們簽署了總量約210噸的超導(dǎo)線供貨合同，標(biāo)志著由西部超導(dǎo)承擔(dān)的ITER項(xiàng)目線材供貨任務(wù)將正式進(jìn)入實(shí)施階段，也讓“人造太陽(yáng)”計(jì)劃融入了“中國(guó)元素”。
真空磁懸浮列車，無(wú)與倫比的交通體驗(yàn)
中國(guó)高鐵作為世界上最快的高鐵，曾跑出過(guò)486.1公里的世界鐵路運(yùn)營(yíng)實(shí)驗(yàn)最高時(shí)速。但作為仍采用輪軌技術(shù)的運(yùn)輸工具，車輪與軌道之間的摩擦仍然是提升速度的首要障礙，未來(lái)要突破500、600公里，甚至更高的時(shí)速。采用高溫超導(dǎo)技術(shù)的磁懸浮列車仍然是最佳選擇。
據(jù)中國(guó)航天科工集團(tuán)消息，航天科工開(kāi)展“高速飛行列車”研究論證，擬通過(guò)商業(yè)化、市場(chǎng)化模式，將超聲速飛行技術(shù)與軌道交通技術(shù)相結(jié)合。高速飛行列車?yán)玫驼婵窄h(huán)境和超聲速外形減小空氣阻力，通過(guò)磁懸浮減小摩擦阻力，實(shí)現(xiàn)超聲速運(yùn)行的運(yùn)輸系統(tǒng)，比傳統(tǒng)高鐵的運(yùn)行速度提升10倍，最大速度達(dá)到4千公里/小時(shí)。
在未來(lái)，采用真空管道+高溫超導(dǎo)磁懸浮技術(shù)的新型高鐵有望取代傳統(tǒng)的輪式高鐵，成為人們遠(yuǎn)途出行的主要選擇交通方式。
展望
據(jù)報(bào)告顯示，未來(lái)十年我國(guó)超導(dǎo)市場(chǎng)的規(guī)模將有10倍的增長(zhǎng)，而全球范圍內(nèi)2020年超導(dǎo)產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)值更將達(dá)到2400億美元。隨著工業(yè)發(fā)展步伐加快，亞太地區(qū)將成為最大的超導(dǎo)技術(shù)需求市場(chǎng)。
目前我國(guó)關(guān)于超導(dǎo)技術(shù)的各項(xiàng)研發(fā)均已步入正軌，且進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化運(yùn)作，現(xiàn)已普遍運(yùn)營(yíng)在電力、通信、軍事以及醫(yī)療等領(lǐng)域。尤其是在決定國(guó)家競(jìng)爭(zhēng)力的智能電網(wǎng)，未來(lái)很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)，我國(guó)智能電網(wǎng)的全面建設(shè)將給超導(dǎo)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供良好的發(fā)展契機(jī)。
超導(dǎo)的歷史歷經(jīng)100多年，但仍然是一個(gè)年輕的學(xué)科，它不斷帶給人類驚喜，也不斷擴(kuò)充著人類認(rèn)知的邊界。更新的物理理論等著我們?nèi)グl(fā)現(xiàn)，更多有應(yīng)用前景的對(duì)象等著人們?nèi)ネ诰颉?/p>
