军民融合驱动超导材料创新突破
军民融合驱动超导材料创新突破
超导材料因其独特的零电阻特性和强磁悬浮能力,在军民两用领域展现出巨大潜力。近年来,我国在超导材料研究与应用方面取得重要突破,特别是在军民融合战略的推动下,超导技术正加速从实验室走向实际应用。
军民融合驱动技术创新
在广东东莞的松山湖材料实验室,一支由军民领域专家组成的科研团队正在为超导材料的产业化应用不懈努力。团队负责人王维研究员带领21名成员,聚焦高性能第二代高温超导带材及磁体技术研究。团队汇聚了多位重量级专家:总顾问赵忠贤院士,技术顾问李来风研究员、金魁研究员和戴少涛教授等,他们分别在高温超导、低温技术、超导薄膜和磁体系统等领域具有深厚造诣。
团队在双面带材制备工艺上取得重大突破,开发了双面化学溶液抛光技术、离子束辅助沉积技术(IBAD)和基带自加热控温技术等,成功将金属基带表面粗糙度降低至2nm以下,面外半高宽控制在3°左右,面内半高宽控制在5°左右。同时,通过MOCVD窄流道气体输运技术,将金属有机源利用率从10%提升至31%。
在超导磁体设计制造方面,团队完成了污水处理磁体的电磁设计和关键制造工艺,设计了高场无骨架超导磁体绕制工装,并突破了磁体励磁过程中冷源温度不稳定的问题。这些技术突破为实现高温超导带材及磁体的大规模产业化应用奠定了坚实基础。
军事应用前景广阔
超导材料在军事领域的应用潜力巨大。日本东京都立大学研究团队近期发现的新型铁-镍-锆超导材料,展现了非常规超导性,其磁化率中的磁跃迁异常现象表明,新材料的超导性可能与内部磁序状态密切相关,这为未来军事装备的电磁应用提供了新的可能性。
中国科学院理论物理研究所苏刚研究员团队在高温超导机制研究中取得重要进展。他们通过精确多体计算,揭示了新型高压镍基高温超导层间配对机理,并得到了t-t’-J模型的温度—掺杂相图,这些成果为进一步探索军用超导材料提供了理论支持。
民用领域应用加速
在民用领域,超导材料已广泛应用于医疗成像设备、电力传输系统、超导电缆、核磁共振成像(MRI)、磁控直拉单晶硅技术(MCZ)、核磁共振谱仪(NMR)、质子加速器、核聚变实验堆等领域。根据市场调研数据显示,2022年全球超导材料市场规模为68亿欧元,同比增长约3%,预计2024年将达71.3亿欧元。
未来展望
随着军民融合战略的深入实施,超导材料的研发与应用将进入新的发展阶段。一方面,基础研究的不断突破将为超导技术的广泛应用提供更坚实的科学支撑;另一方面,军民协同创新机制将进一步优化,推动超导材料在更多领域的实际应用。可以预见,超导材料将在未来科技发展中扮演更加重要的角色,为我国的国防建设和经济发展注入新的动力。