演講人：日期:西南交大高溫超導(dǎo)技術(shù)研究與應(yīng)用CATALOGUE目錄01技術(shù)概述與特性02材料研發(fā)突破03軌道交通應(yīng)用場景04核心技術(shù)攻關(guān)05實(shí)驗(yàn)成果展示06未來發(fā)展規(guī)劃01技術(shù)概述與特性高溫超導(dǎo)基本定義高溫超導(dǎo)的定義在相對較高的溫度下，某些材料具有電阻完全消失的特性，即超導(dǎo)現(xiàn)象。01高溫超導(dǎo)的分類根據(jù)超導(dǎo)材料的類型，高溫超導(dǎo)可分為銅氧化物超導(dǎo)體和鐵基超導(dǎo)體等。02高溫超導(dǎo)的歷程自從1986年發(fā)現(xiàn)銅氧化物高溫超導(dǎo)體以來，高溫超導(dǎo)技術(shù)經(jīng)歷了不斷的發(fā)展和突破。03材料臨界溫度優(yōu)勢臨界溫度的優(yōu)勢高溫超導(dǎo)的臨界溫度優(yōu)勢使得其在電力輸送、磁懸浮、磁共振成像等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。03相比低溫超導(dǎo)，高溫超導(dǎo)的臨界溫度更高，使得超導(dǎo)材料在更廣泛的溫度范圍內(nèi)應(yīng)用成為可能。02高溫超導(dǎo)的臨界溫度臨界溫度的定義超導(dǎo)材料從正常態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槌瑢?dǎo)態(tài)的溫度稱為臨界溫度。01西南交大研究定位研究方向西南交大在高溫超導(dǎo)技術(shù)領(lǐng)域的研究主要集中在超導(dǎo)材料的制備、性能優(yōu)化以及應(yīng)用探索等方面。研究成果學(xué)校在該領(lǐng)域取得了多項(xiàng)重要研究成果，如研發(fā)出具有高臨界溫度和高臨界電流密度的超導(dǎo)材料，推動(dòng)了高溫超導(dǎo)技術(shù)的實(shí)用化進(jìn)程。研究意義西南交大的研究不僅有助于深入了解高溫超導(dǎo)的基本物理機(jī)制，還為超導(dǎo)技術(shù)的應(yīng)用提供了有力支持，具有重要的科學(xué)意義和實(shí)用價(jià)值。02材料研發(fā)突破具有高臨界溫度，是當(dāng)前高溫超導(dǎo)材料研究的重要方向之一。特色超導(dǎo)材料體系釔鋇銅氧（YBCO）材料具有高載流能力和較好的機(jī)械加工性能，適用于制作超導(dǎo)帶材和線材。鉍鍶鈣銅氧（BSCCO）材料新型超導(dǎo)材料，具有較高的臨界溫度和較強(qiáng)的磁場承受能力，是未來超導(dǎo)材料的重要發(fā)展方向。鐵基超導(dǎo)材料制備工藝創(chuàng)新溶膠-凝膠法可精確控制材料成分和微觀結(jié)構(gòu)，提高超導(dǎo)材料的性能。01粉末燒結(jié)法制備工藝簡單，成本低，適用于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。02濺射法可制備大面積、高質(zhì)量的超導(dǎo)薄膜，應(yīng)用于電子器件領(lǐng)域。03穩(wěn)定性測試成果超導(dǎo)材料在空氣中長時(shí)間保持穩(wěn)定，未出現(xiàn)性能明顯下降。空氣穩(wěn)定性測試在強(qiáng)磁場環(huán)境下，超導(dǎo)材料性能保持穩(wěn)定，未出現(xiàn)失超現(xiàn)象。磁場穩(wěn)定性測試超導(dǎo)材料在受到外力作用時(shí)，仍能保持良好的超導(dǎo)性能。機(jī)械性能測試03軌道交通應(yīng)用場景磁懸浮系統(tǒng)優(yōu)化高速穩(wěn)定性利用高溫超導(dǎo)技術(shù)的磁懸浮系統(tǒng)，在高速運(yùn)行時(shí)具有更高的穩(wěn)定性，可以有效減少振動(dòng)和噪音。能效提升磁懸浮系統(tǒng)通過電磁力實(shí)現(xiàn)車輛與軌道之間的無接觸運(yùn)行，大大降低了摩擦阻力，提高了能效。維護(hù)成本降低磁懸浮系統(tǒng)減少了機(jī)械磨損和振動(dòng)，降低了維護(hù)成本和故障率。牽引供電效率提升高效能電力傳輸高溫超導(dǎo)電纜具有極高的電力傳輸效率和極低的損耗，能夠大幅提升電力系統(tǒng)的能效。電網(wǎng)穩(wěn)定性高溫超導(dǎo)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對電網(wǎng)的精準(zhǔn)控制和調(diào)節(jié)，提高電網(wǎng)的穩(wěn)定性和可靠性。節(jié)能環(huán)保高溫超導(dǎo)電纜不會產(chǎn)生電磁污染和噪音污染，對環(huán)境友好。車載設(shè)備輕量化節(jié)能環(huán)保輕量化設(shè)計(jì)減少了車輛的能耗和排放，符合節(jié)能環(huán)保的發(fā)展趨勢。體積小巧高溫超導(dǎo)材料的應(yīng)用使得車載設(shè)備的體積大幅縮小，有利于車輛的設(shè)計(jì)和布局優(yōu)化。重量減輕采用高溫超導(dǎo)材料的車載設(shè)備，可以大幅降低設(shè)備的重量，提高車輛的載重能力和運(yùn)行效率。04核心技術(shù)攻關(guān)強(qiáng)磁體集成設(shè)計(jì)磁場均勻性優(yōu)化磁體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)磁體材料選擇磁體保護(hù)技術(shù)通過精細(xì)設(shè)計(jì)磁體排列和磁場分布，實(shí)現(xiàn)磁場在目標(biāo)區(qū)域內(nèi)的均勻分布，提高超導(dǎo)體的穩(wěn)定性和效率。選用高性能超導(dǎo)材料，如鈮鈦合金、鈮錫化合物等，以提高磁體的臨界電流密度和磁場強(qiáng)度。設(shè)計(jì)復(fù)雜的多層磁體結(jié)構(gòu)，包括磁體陣列、磁體支撐結(jié)構(gòu)等，以確保磁體在強(qiáng)磁場下的穩(wěn)定性和可靠性。采取有效的磁體保護(hù)措施，如超導(dǎo)開關(guān)、磁體失超保護(hù)等，以防止磁體在意外情況下受損。低溫冷卻協(xié)同控制制冷技術(shù)選擇冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)冷卻效率優(yōu)化溫度監(jiān)控與調(diào)節(jié)采用先進(jìn)的制冷技術(shù)，如氦氣制冷、液氮制冷等，以確保超導(dǎo)材料在低溫環(huán)境下工作。設(shè)計(jì)高效的冷卻系統(tǒng)，包括制冷機(jī)、傳熱管道、冷卻劑等，以保證超導(dǎo)材料在長時(shí)間工作中的穩(wěn)定性。通過優(yōu)化制冷系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和參數(shù)，提高冷卻效率，降低能耗，延長超導(dǎo)材料的使用壽命。實(shí)現(xiàn)對超導(dǎo)材料溫度的實(shí)時(shí)監(jiān)控和精確調(diào)節(jié)，確保其在最佳工作溫度范圍內(nèi)穩(wěn)定運(yùn)行。通過實(shí)時(shí)監(jiān)測超導(dǎo)體的電阻、溫度等參數(shù)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并診斷失超現(xiàn)象。一旦檢測到失超現(xiàn)象，立即啟動(dòng)保護(hù)機(jī)制，如切斷電流、加熱等，以防止失超擴(kuò)展。制定科學(xué)的失超后恢復(fù)策略，包括磁體重新冷卻、電流恢復(fù)等，以盡快恢復(fù)超導(dǎo)體的正常工作狀態(tài)。通過優(yōu)化超導(dǎo)體的設(shè)計(jì)、改進(jìn)制冷系統(tǒng)等方式，降低失超發(fā)生的概率，提高超導(dǎo)技術(shù)的穩(wěn)定性和可靠性。動(dòng)態(tài)失超防護(hù)機(jī)制失超檢測與診斷快速保護(hù)響應(yīng)失超后恢復(fù)策略失超預(yù)防與控制05實(shí)驗(yàn)成果展示實(shí)驗(yàn)室樣機(jī)參數(shù)超導(dǎo)材料性能實(shí)驗(yàn)室采用先進(jìn)的超導(dǎo)材料，具有高臨界溫度、高臨界磁場和高臨界電流密度等特點(diǎn)，能夠?qū)崿F(xiàn)高效穩(wěn)定的超導(dǎo)傳輸。運(yùn)行參數(shù)指標(biāo)樣機(jī)在超導(dǎo)狀態(tài)下，電流傳輸能力、穩(wěn)定性、損耗等指標(biāo)均達(dá)到國際先進(jìn)水平，具有較高的實(shí)用價(jià)值。樣機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)樣機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊，采用先進(jìn)的冷卻系統(tǒng)和磁體設(shè)計(jì)，有效降低了運(yùn)行時(shí)的能耗和超導(dǎo)材料的損耗。校企合作項(xiàng)目進(jìn)展合作企業(yè)與多家知名企業(yè)合作，共同推進(jìn)高溫超導(dǎo)技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程，實(shí)現(xiàn)技術(shù)轉(zhuǎn)化和應(yīng)用推廣。項(xiàng)目研發(fā)針對不同領(lǐng)域的應(yīng)用需求，開展多項(xiàng)研發(fā)項(xiàng)目，涵蓋了超導(dǎo)電纜、超導(dǎo)變壓器、超導(dǎo)磁體等多個(gè)方向。成果應(yīng)用部分研發(fā)成果已成功應(yīng)用于實(shí)際產(chǎn)品中，如超導(dǎo)電纜已在電力系統(tǒng)中投入運(yùn)行，超導(dǎo)變壓器已應(yīng)用于醫(yī)療設(shè)備中。國際認(rèn)證與專利國際認(rèn)證實(shí)驗(yàn)室已通過多項(xiàng)國際認(rèn)證，包括超導(dǎo)材料性能認(rèn)證、樣機(jī)性能測試認(rèn)證等，證明了實(shí)驗(yàn)室的技術(shù)實(shí)力和水平。專利申請?jiān)诔瑢?dǎo)技術(shù)領(lǐng)域，實(shí)驗(yàn)室已申請多項(xiàng)專利，包括超導(dǎo)材料制備、超導(dǎo)磁體設(shè)計(jì)、超導(dǎo)電纜制造等方面的專利。專利授權(quán)部分專利已獲得授權(quán)，并與企業(yè)合作進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化開發(fā)，推動(dòng)了高溫超導(dǎo)技術(shù)的廣泛應(yīng)用和發(fā)展。06未來發(fā)展規(guī)劃產(chǎn)業(yè)化技術(shù)路線示范工程建設(shè)推動(dòng)高溫超導(dǎo)技術(shù)在電網(wǎng)、交通、醫(yī)療等領(lǐng)域的示范應(yīng)用，積累經(jīng)驗(yàn)。03通過改進(jìn)生產(chǎn)工藝，提高超導(dǎo)材料的穩(wěn)定性和可靠性，降低成本。02生產(chǎn)工藝優(yōu)化關(guān)鍵技術(shù)突破集中資源攻克超導(dǎo)材料制備、超導(dǎo)電纜及超導(dǎo)變壓器等關(guān)鍵技術(shù)瓶頸。01多領(lǐng)域融合拓展新能源領(lǐng)域交通領(lǐng)域醫(yī)療領(lǐng)域電子信息領(lǐng)域結(jié)合太陽能、風(fēng)能等可再生能源，實(shí)現(xiàn)高效能源傳輸和儲存。開發(fā)超導(dǎo)磁懸浮列車、超導(dǎo)船舶等新型交通工具，提高能源利用效率和運(yùn)行速度。利用超導(dǎo)技術(shù)制備高性能的醫(yī)療設(shè)備，如超導(dǎo)磁共振成像儀等，提高診斷精度。探索超導(dǎo)技術(shù)在量子計(jì)算、超導(dǎo)電子