我国在超导材料的研制领域已取得显著成果,走在世界前列。西安的西部超导自本世纪初起,便成功研制出成本低廉的铌钛和铌三硒合金低温超导材料。这些产品远销欧美,广受市场好评。
而上海超导公司在 2014 年实现高温超导钇钡铜氧带材首次量产,如今其生产规模持续扩大,产品凭借质量优越、成本低廉的优势,不仅畅销国内,还远销海外市场。高温超导材料主要分为块材和带材两类。在超导磁悬浮列车领域,块材的应用尤为关键。早期,德国、日本和捷克凭借技术优势率先占领该市场。
尽管中国北京有色冶金研究总院多年前就已成功生产高温超导材料钇钡铜氧块材,但由于国外产品先入为主,占据了有限的市场份额,导致国内相关生产难以形成规模效应。目前,我国超导技术的应用主要集中于高校和科研单位,这些研发项目多以人才培养和技术储备为目标,部分成果也应用于高端科研设备。然而,超导材料大规模市场化推广仍面临成本过高的瓶颈。对于科研人员和工程技术人员而言,研发出成本低廉的超导装备是亟待解决的难题,而这一问题的核心,在于提高超导材料的临界温度。
众所周知,超导材料的零电阻、抗磁性和约瑟夫森效应三大特性,只有在材料处于超导状态时才会显现。而要达到超导态,必须将环境温度降至材料的临界温度以下。
以低温超导材料为例,需借助液氦将温度降至摄氏零下 250℃以下;高温超导材料则可利用液氮,将温度降至摄氏零下196° 。虽然液氮成本大约仅为液氦的百分之一,所需设备也相对简单,但即便如此,实现超导状态仍需配备复杂的极低温恒温系统 —— 杜瓦装置,并且需要持续补充液氮或液氦。这不仅大幅增加了使用成本,也提高了工程实施难度和设备维护的复杂性,严重制约了超导技术的广泛应用与发展。
因此,寻找具有更高临界温度或者室温超导材料,成为推动超导技术发展的关键。一旦取得突破,大量以导体制作的传统设备将能够替换为超导材料制造,这无疑将给各领域带来革命性变革。但如何攻克这一难题,仍是摆在广大科研工作者和工程技术人员面前的巨大挑战。