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超導：全稱超導電性，是指某種材料在降至某一臨界溫度時，電阻突然降為零的現(xiàn)象，具備這種特性的材料則被稱為超導體或者超導材料。
超導現(xiàn)象的首次發(fā)現(xiàn)可以追溯到1911年，當時荷蘭物理學家?？恕ぐ耗崴乖诤庖夯倪^程中進行了一項關(guān)鍵性實驗。昂尼斯將金屬汞冷卻到了4.2K（約-269°C），發(fā)現(xiàn)汞的電阻突然下降到零。由于這一發(fā)現(xiàn)，昂尼斯在1913年被授予諾貝爾物理學獎，他同時首次提出了“超導”這一術(shù)語。
超導材料具有三大基本特性：1）零電阻效應(yīng)：又稱“完全導電性”，即低于臨界溫度Tc時，超導體的電阻迅速降為零的特性。2）邁斯納效應(yīng)：又稱“完全抗磁性”，即在磁場強度低于臨界磁場強度Hc時，外界磁場的磁力線無法穿過超導體，超導體內(nèi)部磁場為零的現(xiàn)象。3）量子隧穿效應(yīng)：是指在“超導體-薄絕緣介質(zhì)層-超導體”組成的三明治結(jié)構(gòu)中，電子可以穿過絕緣層從而形成隧穿電流的現(xiàn)象，這種結(jié)構(gòu)也被稱為約瑟夫森結(jié)，中間絕緣層的典型厚度為1.5~3nm。超導材料可以實現(xiàn)大電流輸運、產(chǎn)生強磁場等先進技術(shù)，是具有戰(zhàn)略意義的前沿新材料，在可控核聚變、超導電力、大科學裝置、高端制造、醫(yī)療裝備及交通運輸?shù)确矫鎽?yīng)用廣泛。
（1）按照臨界溫度劃分
低溫超導材料：Tc＜25K的超導材料被稱為低溫超導材料。目前已經(jīng)實現(xiàn)商業(yè)化的包括NbTi（鈮鈦，Tc=9.5K）和Nb3Sn（鈮三錫，Tc=18K）
高溫超導材料：Tc≥25K的超導材料為高溫超導材料。具備實用價值的主要包括鉍系（例如Bi-Sr-Ca-Cu-O，BSCCO，Tc=110K）、釔系（例如Y-Y-BaCu-0，YBCO，Tc=92K）和二硼化鎂超導材料（MgB2，Tc=39K）、鐵基超導材料等。
（2）按照對于外磁場響應(yīng)程度劃分
第一類超導體：具有一個臨界磁場，在常溫下具有良好導電性的純金屬，如鋁（Al）、鋅（Zn）、鎵（Ga）、錫（Sn）、銦（In）等。
第二類超導體：具有兩個臨界磁場，下臨界場Hc1和上臨界場Hc2。純金屬元素釩（V）和鈮（Nb）外，主要包括金屬化合物及其合金，以及陶瓷超導體。
（3）按照材料類型劃分
元素超導體：由單一元素構(gòu)成的超導體，如鉛（Pb）、鈮（Nb）等金屬在低溫下展現(xiàn)超導特性，通常為第一類超導體。
合金或化合物超導體：由兩種或多種元素組成的合金或化合物形成的超導體，典型如NbTi、Nb?Sn，廣泛應(yīng)用于磁共振成像和粒子加速器磁體。
氧化物超導體：由氧化物構(gòu)成的超導體，如YBCO、BSCCO 等銅氧化物，是高溫超導的主要代表，臨界溫度可超過77K。
（4）按照低溫處理方式劃分
液氦溫區(qū)超導體：在4.2K 以下的溫度中表現(xiàn)出超導性質(zhì)，如YBCO、BSCCO 等銅氧化物，是高溫超導的主要代表，臨界溫度可超過77K。
液氫溫區(qū)超導體：在20K 以下的溫度中表現(xiàn)出超導性質(zhì)，如MgB?（二硼化鎂）即在約20–25K 表現(xiàn)超導性，可用液氫或閉循環(huán)系統(tǒng)制冷。
液氮溫區(qū)超導體：在77K 以下的溫度中表現(xiàn)出超導性質(zhì)，多為高溫超導材料，如YBCO、BSCCO，制冷成本顯著降低。
常溫超導體：在接近或略高于室溫的溫度下表現(xiàn)出超導性質(zhì)，目前尚未實現(xiàn)穩(wěn)定可重復的實驗驗證，仍處于前沿探索階段。
根據(jù)《超導材料科學與技術(shù)》，現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)的超導材料有上千種，但具有實用化前景的超導材料僅不足十種，目前實用化的主要包括低溫超導材料中的NbTi、Nb3Sn 和高溫超導材料中的YBa2Cu3O6（YBCO）、Bi2Sr2Ca2Cu3O10（Bi-2223）和Bi2Sr2CaCu2O8（Bi-2212）等4~5 種。
20 世紀60 年代，低溫超導材料率先實現(xiàn)工程化突破。鈮鈦（NbTi）合金憑借良好的延展性與成本優(yōu)勢，成為核磁共振成像（MRI）磁體的核心材料，1973 年首臺商用MRI 設(shè)備的誕生，標志著超導技術(shù)從實驗室走向醫(yī)療臨床。同期發(fā)展的鈮三錫（Nb3Sn）則因更高的臨界磁場，被應(yīng)用于粒子加速器磁體，如CERN 的大型強子對撞機（LHC），其8.3T 超導磁體支撐起高能物理研究的基礎(chǔ)。這一階段的低溫超導技術(shù)雖依賴液氦冷卻，卻為后續(xù)發(fā)展奠定了材料制備與磁體設(shè)計的技術(shù)基礎(chǔ)。
1986年銅氧化物高溫超導體的發(fā)現(xiàn)，徹底改變了超導應(yīng)用的格局。瑞士科學家繆勒與柏諾茲在BaLaCuO體系中實現(xiàn)35K超導突破后，中美團隊迅速將臨界溫度提升至液氮溫區(qū)（90K以上）。鉍系（Bi系）銅氧化物率先實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化：1999年，德國埃森市投運的Bi-2223超導電纜（10kV級），驗證了高溫超導在電網(wǎng)中的長期穩(wěn)定運行能力；日本住友電工通過高壓熱處理技術(shù)，將Bi-2223帶材載流能力提升至280A（77K自場），成為早期超導電力的標桿。與此同時，釔鋇銅氧（YBCO）涂層導體（第二代高溫超導帶材）在21世紀初嶄露頭角，其多層復合結(jié)構(gòu)通過離子束輔助沉積（IBAD）等技術(shù)實現(xiàn)雙軸織構(gòu)生長，美國SuperPower、中國上海超導等企業(yè)相繼實現(xiàn)千米級帶材量產(chǎn)。2021年，上海建成全球首條35kV千米級超導電纜（REBCO帶材，RE為稀土元素，YBCO即為釔（Y）基的REBCO材料），輸電損耗僅為傳統(tǒng)銅纜的8%，為城市中心電網(wǎng)升級提供了全新方案。
進入21世紀，超導材料家族持續(xù)擴容。2001年發(fā)現(xiàn)的二硼化鎂（MgB2，Tc=39K）填補了中溫低場空白，其成本低、易加工的特性使其在15-25K制冷機溫區(qū)迅速應(yīng)用，美國HyperTech、中國西部超導等企業(yè)實現(xiàn)3km級線材生產(chǎn)，用于低場MRI和風電電機。2008年鐵基超導體的問世則打開了高場應(yīng)用新維度，中國科學院電工所通過粉末裝管法制備出百米級鐵基線材（如BaKFeAs體系），在30T強磁場下仍保持120A/mm2載流能力，為下一代核聚變堆（如CFEDR）和1GHz以上核磁共振譜儀奠定了材料基礎(chǔ)。伴隨制備技術(shù)革新，REBCO帶材產(chǎn)能在2023年突破2000公里，成本從2015年的500美元/米降至80美元/米，推動韓國KEPCO建成23kV超導電網(wǎng)主干網(wǎng)，輸電容量提升至傳統(tǒng)線路的5倍。
如今，超導技術(shù)正站在新突破的前夜。盡管室溫超導探索（如高壓下的C-S-H材料）尚未跨越應(yīng)用門檻，但REBCO帶材在磁懸?。ㄈ缟虾?00km/h試驗線）、量子計算（如中國本源量子芯片）等領(lǐng)域的應(yīng)用已初現(xiàn)端倪。從液氦到液氮，從百米級試驗到千米級商用，超導材料的發(fā)展始終以“提升溫度閾值、降低系統(tǒng)成本”為主線，持續(xù)賦能能源、交通與尖端科技，等待下一次顛覆性突破的到來。
超導材料行業(yè)處于產(chǎn)業(yè)鏈的中游，是未來能源電力、高端制造等國民經(jīng)濟支柱行業(yè)實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)升級的重要支撐。
超導材料行業(yè)上游為礦產(chǎn)資源，包括稀土礦、銀礦、銅礦、鎳礦等。
下游應(yīng)用主要集中在兩個方向：一方面，在強電方向，其可用于增強載流量，減輕電工裝備的重量、減小體積、減少占地面積以及提升能效等，主要用于電力領(lǐng)域，如超導電纜、超導限流器、超導電機（調(diào)相機）、超導儲能系統(tǒng)等；另一方面，在高場方向，利用其大電流產(chǎn)生的大磁場，可廣泛服務(wù)于可控核聚變、大科學裝置、高端制造、醫(yī)療裝備等領(lǐng)域。
