高温超导走向商业化：三大场景与应用前景

高温超导走向商业化之路三场景 高温超导（室温超导）是指在室温或接近室温的条件下表现出超导性的材料或设备。这种材料或设备具有零电阻特性、高密度载流能力、完全抗磁性（迈斯纳效应）、约瑟夫森效应等电磁特性，对电气与电子工程领域具有广泛的应用价值。 近年来，高温超导领域取得了突破性进展。美国物理学会（APS）2023年3月7日举办演讲《室温近常压条件下氢化物超导性的观察》，该演讲由罗切斯特大学和Unearthly Materials的Ragan P. Dias团队主讲，他们在实验中1 GPa（10 kbar）的压力下，在20°C（294K）的氮掺杂氢化镥中实现了常温下的超导性。 高温超导体的应用前景广阔，在电力技术应用方面，高温超导线的载流能力可以达到普通铜导线或铝导线的50~500倍，且其直流状态下的传输损耗为零，如超导储能系统（SMES）是一种高效的储能系统（效率可达95%以上）。此外，高温超导还有两个拓展方向，一是超导磁体技术应用，目前在核磁共振、大科学工程（高能加速器、核聚变领域）、科学仪器和工业装备等领域得到广泛的应用；二是超导电子学应用，主要包括微波通信应用（基于超导薄膜的微波通信用滤波器）、约瑟夫森结（如超导计算机、超导量子干涉仪（SQUID）的各种应用）。 在高温超导的发展过程中，低温超导材料（临界温度低于25K~30K）仍然具有优势，如批量化加工技术、成本、使用稳定性等方面的优势。随着制冷技术的不断发展，也使得低温超导装置对液氦的依赖程度逐渐降低。 高温超导走向商业化之路三场景主要包括：一是在电力技术应用方面，高温超导线的载流能力和超导储能系统（SMES）等；二是在超导磁体技术应用方面，应用于核磁共振、大科学工程、科学仪器和工业装备等领域；三是在超导电子学应用方面，应用于微波通信、约瑟夫森结等领域。 此外，高温超导还面临着一些挑战，如高温超导材料的稳定性和可靠性、制冷技术的发展等。然而，高温超导的应用前景广阔，对电气与电子工程领域具有深远的影响和潜力。