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研究报告

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“十三五”规划重点-高温超导体项目建议书(立项报告)

一、项目背景与意义

1.高温超导体技术概述

(1)高温超导体是指在相对较高的温度下能表现出超导现象的材料，这一现象是指材料内部的电阻降为零，从而实现电流的无限循环。这一技术的突破，突破了传统超导体在液氦环境下的使用限制，大大降低了超导技术的应用成本，使其在电力传输、磁悬浮列车、粒子加速器等领域具有巨大的应用潜力。

(2)高温超导体的研究始于1986年，当时德国科学家贝德诺尔和缪勒发现了在液氮温度下工作的铜氧化物超导体，这一发现引发了全球范围内的研究热潮。目前，高温超导体材料的研究主要集中在铜氧化物系、铁基超导体和其他相关材料上。其中，铜氧化物系高温超导体的研究取得了显著进展，其最高临界温度已接近160K。

(3)高温超导体的制备技术主要包括粉末压制、陶瓷烧结、化学气相沉积等。在材料制备过程中，研究者们通过控制合成条件、优化工艺参数，以期获得具有优异超导性能的高温超导材料。此外，高温超导体的应用研究也在不断深入，如在电力传输领域，高温超导电缆能够显著提高电力传输效率，降低线损；在磁悬浮列车领域，高温超导磁悬浮技术能够实现高速、高效的交通运输。随着研究的不断深入，高温超导体有望在未来几十年内成为推动社会经济发展的重要技术之一。

2.国内外高温超导体研究现状

(1)国外高温超导体研究起步较早，技术积累深厚。美国、日本、韩国等国的科研团队在高温超导材料的合成、表征和应用研究方面取得了显著成果。美国劳伦斯伯克利国家实验室和日本东北大学等机构在铜氧化物高温超导体材料的研究中取得了重要突破。同时，国外在高温超导材料的制备技术、应用技术等方面也取得了重要进展，如美国在高温超导电缆技术方面处于领先地位。

(2)国内高温超导体研究近年来取得了显著进展，已形成以中国科学院、清华大学、北京大学等科研机构为骨干的研究体系。在铜氧化物高温超导体材料的研究方面，我国科学家在发现新高温超导体、合成新型材料等方面取得了一系列重要成果。此外，我国在高温超导磁悬浮、高温超导电缆等应用技术方面也取得了一定进展。然而，与国外相比，我国在高温超导材料的基础研究和应用技术方面仍存在一定差距。

(3)面对高温超导体研究的全球竞争态势，各国纷纷加大投入，推动高温超导体技术的创新发展。国际合作项目逐渐增多，如高温超导材料制备与表征的国际合作研究、高温超导应用技术的联合研发等。我国在积极参与国际合作的同时，也在加强自主创新，努力提高高温超导体研究水平。未来，随着高温超导体技术的不断进步，其在能源、交通、信息技术等领域的应用前景将更加广阔。

3.高温超导体在关键领域的应用前景

(1)在能源领域，高温超导体具有巨大的应用潜力。超导电缆技术能够有效降低输电损耗，提高输电效率，是未来智能电网建设的重要技术之一。此外，高温超导磁悬浮技术可应用于高速磁悬浮列车，实现更高的运行速度和更低的能耗。这些技术的应用将有助于推动能源结构的优化和能源利用效率的提升。

(2)在交通运输领域，高温超导磁悬浮技术具有显著优势。与传统磁悬浮技术相比，高温超导磁悬浮列车在运行速度、稳定性和能耗方面具有明显优势。这一技术的应用将有助于提高交通运输效率，降低环境污染，对于促进城市交通发展和解决交通拥堵问题具有重要意义。

(3)在信息技术领域，高温超导体可用于制造高性能的超导量子干涉器（SQUID），这一设备在磁场检测、生物医学、地质勘探等领域具有广泛应用。此外，高温超导体还可用于制造高性能的微波器件、射频识别系统等，推动信息技术向更高性能、更低能耗的方向发展。随着高温超导体技术的不断进步，其在信息技术领域的应用前景将更加广阔。

二、项目目标与任务

1.项目总体目标

(1)本项目旨在推动高温超导体的基础研究和应用研究，通过深入研究高温超导材料的制备、性能优化和应用技术，实现以下总体目标：一是突破高温超导材料的关键制备技术，提高材料的稳定性和可靠性；二是开发出具有优异性能的高温超导器件，如超导电缆、磁悬浮装置等；三是探索高温超导体在能源、交通、信息技术等关键领域的应用，提升我国在该领域的国际竞争力。

(2)具体来说，项目将围绕以下几个方面设定目标：首先，通过系统研究高温超导材料的结构、性能与制备工艺之间的关系，探索新型高温超导材料的合成方法，提升材料的临界温度和临界电流密度；其次，优化高温超导材料的制备工艺，提高材料的稳定性和可重复性；最后，开展高温超导器件的设计与制造研究，开发出具有实用价值的高温超导产品。

(3)此外，本项目还将注重以下目标的实现：一是加强高温超导体基础研究与应用研究之间的联系，促进基础研究成果的转化；二是培养一批具有国际视野的高温超导体研究人才，为我国高温超导体技术的发展提供人才支撑；三