第一情报 ---材料工业

超导材料技术进展

供稿人:ISTIS  供稿时间:2006-10-23   关键字:超导材料  
一、高温超导带材

目前,铋(Bi)系高温带材已经商品化,美国、德国、丹麦、日本、中国和澳大利亚已经可以批量生产。粉末套管法(PIT)制备Bi-2223带材技术已经比较成熟。美国超导公司(ASC)、日本住友电工(SEI)、澳大利亚超导公司和德国先进超导技术(EAS)公司都具备批量化生产千米长带的能力。

世界主要Bi系线材生产商产品参数比较

厂商
线材基体
临界电流(A)
工程电流密度(A/cm2)
弯曲半径(mm)
拉伸应力(MPa)
产品供应状态
美国超导
银合金
135
13000
50*
65*
商业化销售
银合金钢带增强
115
9200
35*
265*
商业化销售
住友电气
银镁合金
100
10000
不详
100
自用
德国EAS
银合金
70
7500
30
(10%*)
100
(10%*)
商业化销售
德国TRITHOR
银合金
60-65
6500-
7000
35*
90*
商业化销售
澳大利亚超导
银合金
60
6500
30*
100*
自用

*除EAS特别注明外,其余均对应临界电流(Ic)衰减5%;以上测试在77K自场情况下得到;
资料来源:上海科学技术情报研究所整理。
 
美国超导公司(ASC)是美国独立上市公司,是目前世界上规模最大的Bi系高温超导线材生产厂商。其制备带村的最高临界电流密度(Jc)已超过7.4×104A/cm2(77K),百米长带的工程电流密度(Je)超过1.4×104A/cm2(77K),临界电流最高达170A(77K),平均为140A,千米长带的工程电流密度(Je)也达1.0×104A/cm2。ASC于2002年底将丹麦北欧超导技术公司成功并购,该公司曾宣布将于2004年底在马萨诸塞州建成一条年产1万km的Bi系线材生产线。

日本住友电工(SEI)是最早在世界上主导金属套管法Bi系线材发展的公司之一,其线材产品主要供应日本国内高温超导技术的应用开发项目,国际市场上鲜见其产品样品。2004年5月,SEI宣布将启动其在大阪新建成的Bi系线材生产线,准备正式参与Bi系线材的全球商业竞争。

德国先进超导技术(EAS)前身是德国真空冶炼技术公司,在低温超导材料生产及应用领域具有很强的实力,20世纪末正式介入Bi系高温超导线材的生产和市场竞争。

在继续改善铋系带材(也称为第一代带材)的同时,美国、日本、德国、韩国等国正在努力研究开发一种在柔性金属基带上涂以钇钡铜氧(YBCO)厚膜的涂层导体。美国ACCI计划设想:当涂层导体在77K使用时,价格将低于50美元/kA·m,而在20K~60K下的价格将低于30美元/kA·m,大大低于现在第一代高温超导铋系带材大约200美元/kA·m(77K)。到2010年,第二代钇系超导带价格还会降到上述的1/4。
二、高温超导薄膜

高温超导薄膜是制备超导滤波器和其他超导电子器件的关键材料,在通讯、医疗、探测等弱电应用领域需求量很大。90年代初期,美、日、英、德、俄等国投入巨资,进行2-3英寸双面高温超导薄膜材料的研究开发,以钇钡铜氧(YBCO)和铊钡钙铜氧(TI)为主的超导薄膜材料,已经实现商品化。

目前从事大面积YBCO超导薄膜开发工作的主要单位为美国Conducts公司、Dupont公司、德国慕尼黑大学和THEVA公司等。THEVA公司的大面积YBCO薄膜在国际上占主要份额,而慕尼黑大学的大面积YBCO薄膜和相关技术发展最为突出,他们制备直径达9英寸的薄膜,77K下的临界电流密度达到2×106A/cm2。

铊系2212薄膜的海外主要研究单位是美国Dupont公司和STI公司。Dupont公司在90年代发展TI系薄膜为材料的超导滤波器。由于TI膜的临界温度高,具有抗各种外界环境的能力,在空间探测应用方面有优势,具有一定的战略意义,因此,国外各公司都不出售TI系薄膜。

三、高温超导块材

高温超导块材可广泛应用于电力、交通、机械等领域。日本ISTEC可制备单畴直径达10cm,冻结场17T(30K),磁悬浮力16N/cm2的YBCO块材。大尺寸、高冻结磁场的超导块材,可应用于超导飞轮储能、超导永磁电机、磁悬浮系统、磁分离污水处理、高场永磁体等。


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