我国在高温超导材料取得突破,距离“人造太阳”再近一步
近日,由国家最高科学技术奖获得者薛其坤院士领衔的南方科技大学、粤港澳大湾区量子科学中心与清华大学联合研究团队于北京时间2月18日在国际学术期刊《自然》线上发表研究成果,发现常压下镍氧化物的高温超导电性,为解决高温超导机理的科学难题提供了新突破口。此次突破标志着镍基材料成为继铜基、铁基之后第三类在常压下突破“麦克米兰极限”的高温超导体系,其科学价值与应用潜力显著。
光大证券分析称,高温超导材料具有零电阻、完全抗磁性等特性,传统超导材料通常需要在极低温度下才能实现零电阻的超导状态,而高温超导材料能够在相对较高的温度下实现超导,具有巨大的应用潜力。此次发现的镍氧化物高温超导电性,是在常压条件下实现的,这与以往需要高压环境的高温超导材料相比,具有更高的实际应用价值。
超导材料被广泛认为具有颠覆性的技术前景,是全球高科技竞争的焦点之一。超导技术的应用范围极为广泛,包括:超导量子计算、超导磁悬浮列车、热核聚变、大型加速器、大功率输电、心脑磁图诊疗等多个前沿方向。
其中,可控核聚变是核心应用方向之一。超导磁体是托卡马克装置(如“人造太阳”EAST)的关键组件,用于约束高温等离子体。高温超导材料可提升磁场强度与稳定性,降低能耗,推动核聚变从实验向工程化迈进。此前,我国已实现1亿摄氏度1000秒等离子体运行,若高温超导材料实现产业化,将加速聚变堆小型化和商业化进程。
近年来,高温超导材料的研究取得了显著进展,2023 年中国科学家发现液氮温区镍氧化物超导体,2024 年美国研究团队制备出高性能稀土钡铜氧化物超导线材。随着这些新材料的研发成功及其逐步产业化,不仅促进了基础科学研究的发展,也为工业界带来了革新动力。
展望后市,全球超导产品市场规模在2022年为68亿欧元,预计到2027年将增至192亿欧元;国内方面,2023年中国超导材料市场规模为49.8亿元,机构预计2024年市场规模将达到65.8亿元,2025年达到92亿元。落脚到A股市场,目前已有20余家上市公司布局超导产业,关注布局超导材料领先的上市公司。
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