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超导材料制备国家工程实验室副主任刘建伟:超导材料的发展现状、趋势和应用前景

超导材料制备国家工程实验室副主任刘建伟:超导材料的发展现状、趋势和应用前景

2019-08-30 23:42 太阳成集团
超导材料在核心电子、超导电力、军工、高端医疗和大科学工程里都有广泛的应用,是具有颠覆性的战略产业。

“2019全球创投峰会”于2019年8月28-30日在西安召开,盛邀全球创投头部力量,解析政策趋势、聚焦投资策略、探索价值发现、前瞻市场未来。这场汇集万亿资本的行业盛宴,为全球资本共享中国机遇,为推动全球创投行业的发展皆带来深远的影响。

以下是超导材料制备国家工程实验室副主任刘建伟博士在本次会议上的内容实录:

我代表超导材料制备国家工程实验室做“超导材料的发展现状,趋势和应用前景”的报告。党和国家领导人高度重视超导材料的产业发展,习大大总书记曾先后3次提到了超导产业是我国科技创新和产业发展的战略前沿。

报告分以下四个部分:

第一、超导材料的发展情况;

第二、超导材料的主要应用前景;

第三、超导磁体的应用前景;

第四、先容超导材料制备国家工程实验室挂靠单位西部超导企业。

超导材料有零电阻、完全抗磁性和隧道效应三个特性,一直是国际新材料高技术竞争的前沿。在超导现象发现这100年里,已经有13位科学家获得了诺贝尔物理学奖,这充分说明了超导在物理学界和科学界的重要意义。

超导材料的重要应用意义在于,超导材料在核心电子、超导电力、轨道列车、军工、高端医疗和大科学工程里都有广泛的应用,是为人类带来巨大变革,具有颠覆性的战略产业。

现在一共发现的超导材料有3千多种,已经实际应用的其实只有6种。在超导产业国际竞争态势里面大家可以看到,发达国家日本、美国、欧盟、韩国都已经制定了超导产业中长期发展规划,在“十三五”期间我国持续加大研发投入,使大家在世界超导界占有一席之地。

第二部分,超导材料的主要应用领域和前景。

首先超导材料分成两类:低温超导材料和高温超导材料,这个分界线是25K。25K的温度是什么样的温度呢?大家日常的0度是273K,25K就相当于是零下248度这么一个分界线,再低于这个温度大家称之为低温超导,在25K以上大家才称为高温超导。在低温超导应用领域铌钛等是目前最主要使用化的超导材料,占现在超导材料应用的90%以上。

另外一个低温超导和大家日常生活息息相关的就是医院里面的核磁共振,这是离大家最近的超导材料的应用,而且非常广泛。

在高温超导材料里面我这里主要先容四种:一是二硼化镁,二硼化镁临界温度是40K,结构和制备工艺相对比较建议,现在已经应用于开放式的核磁共振诊断与治疗;二是Bi-2212,带材,这种超导材料临界温度是85K,性能优越,现在这个材料广泛应用于制备各种超导电缆和超导导体的首选材料;三是Bi-2223,与刚才的2212在结构上有差异,但是都是同样的元素组成的,这种2223材料它的临界温度更高,是110K,低温零场性能非常优异,已经应用于电力里面的超导限流器和主干的输电线;四是涂层导体,这个涂层导体是目前能够在77K应用的材料,生产的企业比较多。

另外一种新材料,铁基超导材料,是2008年2月才发现的一种高温的超导材料,大家国家科学家在这个领域研究处于世界领先地位,国际上也公认这是未来在超导领域非常有前景的方向之一。

接下来我先容一下超导材料的主要应用领域。

1、MRI市场,每年设备需求量是4千台左右,每年以5-10%的速度在递增。国外的供应商有GE、飞利浦、西门子;在国内的MRI产业也蓬勃发展,比如宁波健信、上海联影、上海辰光。    

2、核聚变工程试验堆中,这是下一代解决人类能源问题很有希翼的聚变堆,大家国家在这个方面研究和建设也处于领先地位。

3、未来环形对撞机,这是欧洲规划的用于研究各种离子起源,这个规模也是非常大,这是大家中国自己规划的大型强子对撞机。

此外超导材料还有很多离大家生活相对比较接近的应用领域,每年的超导材料需求数百吨,价值也在数亿元以上。

第三部分,超导磁体。因为超导磁体的应用非常广泛,我就以超导企业所涉及的超导磁体的项目为大家先容一下它的主要应用领域和前景。

1、大家为强流重离子加速器装置,也就是HIAF项目提供超导磁体,另外大家为核废料处理的装置,叫CIADS也提供项目所用的超导磁体。

2、美国稀有同位素束流项目(FRIB)磁体。

在科研和工业应用领域,随着现在液态资源的逐渐紧张和紧缺,以及美国对关键资源的保护,(液态)资源越来越紧俏,为此研究了制冷机直冷的超导磁体,摆脱对(液态)的依赖。

在前端研究领域,大家在磁悬浮推动火箭助推技术上,还有磁悬浮列车上都有和世界各国先进的实验室及企业进行广泛合作。

最后一部分,我借此机会向大家先容一下西部超导企业。

西部超导企业成立于2003年2月28日,时任西安市委书记栗战书为超导企业揭牌,拉开了我国超导材料和高端钛合金产业的序幕。

这么多年来,大家总结起来为国家一共做成了三件事,走出了一条路:

1、大家为国家研制出多种高性能的钛合金,填补国家空白,解决国内急需。

2、超导线材,大家建成了国内唯一的超导线材商用生产线,为国际热核聚变试验堆项目、核磁共振成像仪、医疗,以及磁控单晶硅提供合格的超导线材。

3、超导磁体,大家是国内唯一的超导磁体生产线,为能源、医疗、科研、军工等领域提供关键磁体。

大家主要的产品有三类:高端钛合金产品、超导产品,以及高温合金产品。

大家是国内新一代战机、大型运输机等关键钛合金材料主要的供应商,也是传统的航空航天领域关键的重要供应商。在超导材料领域,大家是全球唯一的铌钛合金、线材、磁体全流程的生产工艺。

在今年的7月22日,西部超导作为首批25家高新技术企业之一,正式登陆科创板。未来的10年内,大家将继续发展产品技术水平,为我国家关键急需和社会提供更合格、更优质的产品,在建成小康社会,建设“富强、民主、文明、和谐、美丽”的社会主义现代化强国的进程中贡献大家自己的力量。

谢谢大家!

“2019全球创投峰会”由中共西安市委、西安市人民政府主办,西安市金融工作局、西安市科学技术局、西安市投资合作局、西安高新技术产业开发区管理委员会、清科集团承办的2019全球创投峰会在西安高新国际会议中心召开。峰会盛邀全球创投顶级力量与独角兽企业汇聚,通过组织“闭门研讨、专题培训、主题论坛、项目对接、展览展示”等环节助推产业与资本的高效融合。这场汇集万亿资本的行业盛宴,为全球资本共享中国机遇,为推动全球创投行业的发展皆带来深远的影响。

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