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【学术】超导输电技术发展现状与趋势(图)(6)

北极星智能电网在线  来源:电工技术学报    2015/7/6 10:56:55  我要投稿  

德国Bruker公司和美国超导公司所生产的Bi-2223/Ag导线性能指标也较高,但因目前转为生产YBCO带材,两家公司的Bi-2223/Ag导线仅有少量库存。

然而,Bi系高温超导带材在77K下的不可逆场大约只有0.4T,临界电流在较小磁场下就衰减很快;同时,采用银套管等成本很高的原材料,Bi系高温超导带材的生产成本将难以下降。因此,国际上已经基本上停止了Bi系高温超导带材的研发,大部分公司已经停止Bi系高温超导带材的生产。

在Y系超导材料研制中,日本Fujikura公司于2004年制备出长度为100米、临界电流超过100安培的YBCO超导带材;2006年,其研制的带材长度达200米、临界电流超过200安培;2007年,长度发展到504米、临界电流超过350安培,创造了当时的世界记录。

2010年10月,Fujikura公司制备出了长度达615米、临界电流达到609安培的带材,2011年4月又制备出了长度为816米、临界电流为572安培的YBCO带材,再次创造出新的世界记录。

美国SuperPower公司采用离子束辅助沉积技术和金属有机物化学气相沉积法(IBAD+MOCVD)已经可以批量化制备千米级YBCO超导带材,最长单根超导带材到达1311m、临界电流约300安培;美国超导公司(AMSC)采用轧制辅助双轴织构基带技术/金属有机物化学溶液沉积技术(RABiTS/MOD)制备出YBCO超导带材的最大长度为520米,可以采用344法切割成超过3000米的超导带材。

我国在YBCO超导带材制备上也取得了重要进展,北京有色金属研究总院制备出临界电流超过200安培的米级YBCO超导带材,而上海交通大学采用全激光沉积(PLD)在轧制辅助双轴织构(RABiTS)基带上进行过渡层和超导层的生长研究,获得了长度100米、临界电流达到170安培的YBCO超导带材。

苏州新材料公司成立于2011年2月,是国内第一家专注于第二代高温超导带材产业化的高科技企业。截至2012年3月底,苏州新材料研究所有限公司已经投资10000万元用于第II代高温超带材实验室建设以及相关设备的研发和加工。其中,已经自主完成了离子束辅助沉积(IBAD)技术制备千米级有立方织构MgO种子层的设备、千米级氧化物隔离层的外延生长设备、千米级YBCO超导层的MOCVD外延生长设备等的设计,并开始加工制造。

值得提到的是,2001年,日本科学家发现的二硼化镁(MgB2)超导材料,其超导转变温度达39K。MgB2超导材料具有结构简单、易于制造、成本低廉等优点,如果运行于液氢温度(27K),也可用于超导输电技术。

目前,意大利Columbus公司和美国HyperTech公司均可商业化制备并批量生产千米级MgB2长线,中国科学院电工研究所和西北有色金属研究院也具备制备百米量级的MgB2导线的能力。2008年初,日本科学家发现一种新型的超导体―铁基超导体,在世界范围内兴起了一股新的超导研究热潮,中国科学院物理研究所赵忠贤院士将铁基超导体的临界温度提高到了55K。

2008年,中国科学院电工研究所率先制备出铁基超导带材,2014年,制备的铁基超导带材在液氦温度和10T磁场下的临界电流密度已经达到了1000A/mm2以上。

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