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我國百米級(jí)第二代高溫超導(dǎo)帶材研發(fā)成功
我國百米級(jí)第二代高溫超導(dǎo)帶材研發(fā)成功
[當(dāng)前欄目:
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]????? [發(fā)布日期:2014-08-20]
最近,具有我國自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的百米級(jí)第二代高溫超導(dǎo)帶材在上海交通大學(xué)研發(fā)成功,這套高溫超導(dǎo)帶材由物理系李貽杰教授領(lǐng)導(dǎo)的科研團(tuán)隊(duì)研制,整個(gè)過程歷時(shí)3年,實(shí)現(xiàn)了國內(nèi)超導(dǎo)帶材領(lǐng)域的新突破。與傳統(tǒng)的銅電線電纜相比,相同橫截面積超導(dǎo)帶材的載流能力是銅電線電纜的幾百倍。
這條國產(chǎn)百米級(jí)第二代高溫超導(dǎo)帶材像一層薄膜,金屬基帶的寬度為1厘米、厚度為80微米,而用于傳輸超導(dǎo)電流的稀土氧化物超導(dǎo)層的厚度還不到1微米。
在世界范圍來說,能研制第二代高溫超導(dǎo)帶材的單位本身為數(shù)不多,而能動(dòng)態(tài)連續(xù)制備百米以上第二代高溫超導(dǎo)帶材的科研單位目前在國內(nèi)只有上海交通大學(xué)。在國際上,自從2004年以來,美國、日本和德國的研發(fā)機(jī)構(gòu)先后研制成功了長度超過100米且能夠傳輸100安培以上超導(dǎo)電流的第二代高溫超導(dǎo)帶材。
“現(xiàn)在我們自主研發(fā)出百米級(jí)高溫超導(dǎo)帶材,使中國在國際上躋身先進(jìn)行列。”李貽杰教授說,目前國際上第二大高溫超導(dǎo)帶材已處于大規(guī)模市場化應(yīng)用的邊緣,我國大力介入這一領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)化研發(fā)項(xiàng)目恰逢其時(shí)。另外,第二代高溫超導(dǎo)帶材中的超導(dǎo)層屬稀土氧化物系列,就原材料而言,我國具有資源優(yōu)勢(shì)—展第二代高溫超導(dǎo)帶材的研制可將我國的資源優(yōu)勢(shì)轉(zhuǎn)化為技術(shù)優(yōu)勢(shì),以免再次落入出口初級(jí)粉料而進(jìn)口高端產(chǎn)品的不利局面。
2008年底李貽杰教授科研團(tuán)隊(duì)承擔(dān)了科技部百米級(jí)第二代高溫超導(dǎo)帶材863重點(diǎn)項(xiàng)目研發(fā)任務(wù)。在總投入科研經(jīng)費(fèi)低于美、日、德等國的情況下,通過吸取國外研發(fā)成功經(jīng)驗(yàn)與失敗教訓(xùn),優(yōu)化研發(fā)路線,節(jié)省了寶貴的科研經(jīng)費(fèi)和時(shí)間。在教育部“985”項(xiàng)目和上海市等的繼續(xù)積極支持下,從2008年論證到2009年1月開始實(shí)施,再到研發(fā)成功,歷時(shí)3年,終于研發(fā)成功100米量級(jí)的第二代高溫超導(dǎo)帶材制備工藝,而美、日、德等國研發(fā)成功百米量級(jí)工藝,都用了近10年的時(shí)間。
當(dāng)前國內(nèi)外研制第二代高溫超導(dǎo)帶材在技術(shù)上面臨兩個(gè)瓶頸問題:一是超導(dǎo)帶材從實(shí)驗(yàn)室靜態(tài)的短樣制備,到動(dòng)態(tài)連續(xù)化的工業(yè)制備,必須達(dá)到百米量級(jí)以上乃至公里量級(jí)的應(yīng)用水平;二是1厘米寬的超導(dǎo)帶材的載流能力應(yīng)達(dá)100安培以上,未來目標(biāo)是1000安培,以體現(xiàn)性價(jià)比的優(yōu)越性。上海交通大學(xué)研制成功了載流能力達(dá)到194安培、百米級(jí)的第二代高溫超導(dǎo)帶材,這一階段性成果有利于加快實(shí)現(xiàn)大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用的最終目標(biāo)。經(jīng)過反復(fù)試驗(yàn)和測(cè)試,目前國產(chǎn)百米級(jí)第二代高溫超導(dǎo)帶材已經(jīng)成功解決了從實(shí)驗(yàn)室研究成果向產(chǎn)業(yè)化轉(zhuǎn)移所必須克服的鍍膜工藝的穩(wěn)定性、重復(fù)性和可靠性等技術(shù)難點(diǎn),從而為后續(xù)的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)奠定了基礎(chǔ)。
現(xiàn)有的電網(wǎng)主要依靠
電力電纜
來輸送電纜,傳輸系統(tǒng)在傳輸過程損耗約8%到10%,如果采用第二代高溫超導(dǎo)電纜來傳輸,可以達(dá)到幾乎零損耗,極大提高了節(jié)能效果。超導(dǎo)材料由于獨(dú)特的零電阻和完全抗磁特性,在工業(yè)、醫(yī)學(xué)、國防等諸多領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。第二代高溫超導(dǎo)帶材產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)以后,可以有效解決人口密集的大都市圈電力擴(kuò)容問題,改善供電系統(tǒng)的安全性和可靠性。
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