復旦大學趙俊團隊發(fā)現(xiàn)新型高溫超導體

近期，復旦大學物理學系趙俊教授團隊在超導材料研究領域取得了重大突破。他們利用高壓光學浮區(qū)技術，成功生長了三層鎳氧化物La?Ni?O??的高質(zhì)量單晶樣品，并證實了這種材料在特定條件下具有壓力誘導的體超導電性，其超導體積分數(shù)高達86%。這一發(fā)現(xiàn)標志著又一新型高溫超導體的誕生，為超導材料的研究和應用開辟了新的道路。

研究背景與意義

超導體是一種在特定轉(zhuǎn)變溫度之下電阻為零且呈現(xiàn)完全抗磁性的材料。它們具有極高的應用價值，能夠廣泛應用于電力傳輸和儲能、醫(yī)學成像、磁懸浮列車、量子計算等領域。然而，尋找新型高溫超導體一直是科學界的重要課題，因為高溫超導體的發(fā)現(xiàn)和應用能夠極大地推動相關技術的發(fā)展。

鎳氧化物作為實現(xiàn)高溫超導電性的重要候選材料之一，近年來備受關注。然而，在鎳氧化物中實現(xiàn)超導電性的條件通常十分苛刻，且超導體積分數(shù)往往較低，難以形成體超導電性。

因此，趙俊團隊的這一發(fā)現(xiàn)具有重要意義，它不僅提高了鎳氧化物的超導轉(zhuǎn)變溫度，還顯著提升了超導體積分數(shù)，為鎳氧化物超導電性的研究提供了新的視角和平臺。

研究成果

趙俊團隊利用高壓光學浮區(qū)技術，成功合成了高質(zhì)量的三層鎳氧化物La?Ni?O??單晶樣品。這些樣品在低于超導臨界溫度的條件下表現(xiàn)出了零電阻和完全抗磁的邁斯納效應，超導體積分數(shù)高達86%。這一結果有力證明了鎳氧化物的體超導性質(zhì)，并且其超導體積分數(shù)與銅氧化物高溫超導體相近，進一步證實了鎳氧化物作為高溫超導體候選材料的潛力。

研究方法與挑戰(zhàn)

鎳氧化物單晶樣品的生長條件十分苛刻，需要在特定的高氧壓環(huán)境中保持高溫和尖銳的溫度梯度才能實現(xiàn)穩(wěn)定生長。由于成相的氧壓窗口很小，生長過程中極易出現(xiàn)多種成分的鎳氧化物層狀共生現(xiàn)象，且容易出現(xiàn)大量頂點氧位置的缺陷。這些因素都可能導致鎳氧化物超導含量低。趙俊團隊通過不斷嘗試和總結規(guī)律，最終成功合成了純相的三層La?Ni?O??鎳氧化物單晶樣品。

為了進一步研究這種材料的超導性質(zhì)，團隊還開展了一系列中子衍射和X射線衍射測量，精確測定了材料的晶格結構和氧原子坐標及含量。他們發(fā)現(xiàn)這些單晶樣品中幾乎沒有頂點氧缺陷，這是實現(xiàn)高超導體積分數(shù)的關鍵。

此外，團隊還利用金剛石對頂砧技術，在69GPa壓力下觀察到了La?Ni?O??的壓力誘導超導零電阻現(xiàn)象，進一步證實了其體超導性質(zhì)。

未來展望

趙俊團隊表示，他們將繼續(xù)聚焦高溫超導領域重大問題，探究不同體系高溫超導體的內(nèi)在聯(lián)系和機理，以期理解和發(fā)現(xiàn)更高性能的高溫超導體。這一發(fā)現(xiàn)不僅為鎳氧化物超導電性的研究提供了新的思路和方法，也為高溫超導材料的應用和發(fā)展奠定了堅實基礎。

總之，復旦大學趙俊團隊的這一研究成果是超導材料研究領域的重要里程碑，它不僅豐富了我們對高溫超導機理的認識，也為未來超導技術的發(fā)展和應用開辟了新的可能性。

根據(jù)中研普華產(chǎn)業(yè)研究院發(fā)布的《2024-2029年中國高溫超導行業(yè)深度分析及發(fā)展前景預測報告》顯示：

高溫超導產(chǎn)業(yè)鏈分為三部分，上游超導原材料，中游超導帶材和部分超導磁體廠商，包括永鼎股份等，下游主要終端設備廠商，包括聯(lián)創(chuàng)光電等。

當前高溫超導技術由于制冷成本相對較低，目前商業(yè)化程度相對較高，主要應用是電網(wǎng)、高溫超導感應加熱設備，近兩年緊湊型可控核聚變裝置的加速建設也對高溫超導磁體提出更大需求量。

隨著《國家適應氣候變化戰(zhàn)略2035》、《碳排放權交易管理辦法(試行)》等碳中和政策的密集出臺，脫碳化進程的持續(xù)推進，節(jié)能減排成為當前經(jīng)濟發(fā)展亟需解決的課題。高溫超導已在金屬加熱領域展現(xiàn)良好的節(jié)能效果，實現(xiàn)商業(yè)化應用。

高溫超導行業(yè)市場發(fā)展現(xiàn)狀及未來趨勢

一、市場發(fā)展現(xiàn)狀

技術突破與產(chǎn)業(yè)化進程

高溫超導技術是21世紀的高新技術儲備之一，具有廣闊的應用前景和巨大的市場潛力。近年來，隨著技術的不斷突破，高溫超導材料的制備和應用技術取得了顯著進展。

第二代高溫超導帶材及應用產(chǎn)品已在多個重要領域如風電、核聚變、電網(wǎng)、交通、醫(yī)療、軍事、重大科學工程等領域展現(xiàn)出良好的應用前景，并且產(chǎn)業(yè)化落地預期增強。

市場規(guī)模與增長

雖然目前全球超導材料市場中低溫超導材料仍占主導地位，但高溫超導材料的市場份額正在逐步擴大。根據(jù)相關數(shù)據(jù)，預計到2030年，高溫超導材料的占比將提升至25%。

市場規(guī)模方面，據(jù)預測，2022年全球超導產(chǎn)品市場規(guī)模約為68億歐元，并有望在未來幾年內(nèi)持續(xù)增長。特別是隨著高溫超導技術的不斷成熟和商業(yè)化應用的推進，其市場規(guī)模將迎來大幅度的提升與擴張。

應用領域

高溫超導技術在電力傳輸、儲能、電子學以及高科技領域具有巨大的應用潛力。例如，在電力傳輸中，超導電纜可以大大減少能量損耗，提高傳輸效率;在儲能方面，超導儲能裝置可以實現(xiàn)高效、快速的能量存儲和釋放。

此外，高溫超導技術還在可控核聚變、磁懸浮列車等領域展現(xiàn)出重要應用前景。隨著這些領域?qū)Ω邷爻瑢Р男枨蟮臄U大，預計其價格將逐漸降低，進而推動更廣泛的應用。

二、未來趨勢

技術持續(xù)進步

隨著科研機構和企業(yè)對高溫超導技術的不斷投入和研發(fā)，未來將有更多新型高溫超導體被發(fā)現(xiàn)和制備出來。這些新材料將具有更高的超導轉(zhuǎn)變溫度和更好的性能穩(wěn)定性，從而推動高溫超導技術的進一步發(fā)展。

商業(yè)化應用加速

隨著高溫超導技術的不斷成熟和商業(yè)化應用的推進，其應用領域?qū)⑦M一步拓展。特別是在新能源、智能電網(wǎng)、可控核聚變等前沿領域，高溫超導技術將發(fā)揮更加重要的作用。同時，隨著市場規(guī)模的擴大和成本的降低，高溫超導產(chǎn)品的市場競爭力也將不斷提升。

政策支持與產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同

各國政府和企業(yè)都在加大對高溫超導技術的研發(fā)和應用支持力度。通過出臺相關政策、建立產(chǎn)學研用合作機制等方式，推動高溫超導技術的快速發(fā)展和產(chǎn)業(yè)化進程。此外，隨著產(chǎn)業(yè)鏈的不斷完善和協(xié)同作用的增強，高溫超導行業(yè)將形成更加完整的產(chǎn)業(yè)生態(tài)體系。

高溫超導行業(yè)市場正處于快速發(fā)展階段，未來將在技術、應用和市場等方面展現(xiàn)出更加廣闊的發(fā)展前景。

本報告由中研普華的資深專家和研究人員通過長期周密的市場調(diào)研，參考國家統(tǒng)計局、國家商務部、國家發(fā)改委、國務院發(fā)展研究中心、行業(yè)協(xié)會、中國行業(yè)研究網(wǎng)、全國及海外專業(yè)研究機構提供的大量權威資料，并對多位業(yè)內(nèi)資深專家進行深入訪談的基礎上，通過與國際同步的市場研究工具、理論和模型撰寫而成。

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