李贻杰团队自主研发成功百米级第二代高温超导带材

2011-1-23 21:31 来源: 新华网
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  上海交通大学1月23日宣布,物理系李贻杰教授领导的科研团队历时3年,采用独特的技术路线,成功研发一整套具有我国自主知识产权的百米级第二代高温超导带材,实现了国内超导带材领域的新突破。

  国产百米级第二代高温超导带材像一层薄膜,金属基带的宽度为1厘米、厚度为80微米,而用于传输超导电流的稀土氧化物超导层的厚度还不到1微米。与传统的铜导线相比,相同横截面积超导带材的载流能力是铜导线的几百倍。

  据介绍,在国内外,能研制第二代高温超导带材的单位本身为数不多,而能动态连续制备百米以上第二代高温超导带材的科研单位目前在国内只有上海交通大学。在国际上,自从2004年以来,美国、日本和德国的研发机构先后研制成功了长度超过100米且能够传输100安培以上超导电流的第二代高温超导带材。

  “现在我们自主研发出百米级高温超导带材,使中国在国际上跻身先进行列。”李贻杰教授说,目前国际上第二大高温超导带材已处于大规模市场化应用的边缘,我国大力介入这一领域的产业化研发项目恰逢其时。另外,第二代高温超导带材中的超导层属稀土氧化物系列,就原材料而言,我国具有资源优势。开展第二代高温超导带材的研制可将我国的资源优势转化为技术优势,以免再次落入出口初级粉料而进口高端产品的不利局面。

  2008年底李贻杰教授科研团队承担了科技部百米级第二代高温超导带材863重点项目研发任务。在总投入科研经费低于美、日、德等国的情况下,通过吸取国外研发成功经验与失败教训,优化研发路线,节省了宝贵的科研经费和时间。在教育部“985”项目和上海市等的继续积极支持下,从2008年论证到2009年1月开始实施,再到研发成功,历时3年,终于研发成功100米量级的第二代高温超导带材制备工艺,而美、日、德等国研发成功百米量级工艺,都用了近10年的时间。

  当前国内外研制第二代高温超导带材在技术上面临两个瓶颈问题:一是超导带材从实验室静态的短样制备,到动态连续化的工业制备,必须达到百米量级以上乃至公里量级的应用水平;二是1厘米宽的超导带材的载流能力应达100安培以上,未来目标是1000安培,以体现性价比的优越性。上海交通大学研制成功了载流能力达到194安培、百米级的第二代高温超导带材,这一阶段性成果有利于加快实现大规模商业化应用的最终目标。经过反复试验和测试,目前国产百米级第二代高温超导带材已经成功解决了从实验室研究成果向产业化转移所必须克服的镀膜工艺的稳定性、重复性和可靠性等技术难点,从而为后续的产业化生产奠定了基础。

  现有的电网传输系统在传输过程损耗约8%到10%,如果采用第二代高温超导电缆来传输,可以达到几乎零损耗,极大提高了节能效果。超导材料由于独特的零电阻和完全抗磁特性,在工业、医学、国防等诸多领域具有广阔的应用前景。第二代高温超导带材产业化生产以后,可以有效解决人口密集的大都市圈电力扩容问题,改善供电系统的安全性和可靠性。