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第二代高温超导带材

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第二代高温超导带材

【技术领域】新材料

【技术开发单位】上海上创超导科技有限公司

【技术概述】上海上创超导科技有限公司通过产学研合作,开展了千米级第二代高温超导带材动态生长装备及低成本制造技术的研发,解决了磁控溅射制备氧化物缓冲层、化学溶液发制备超导层的关键技术难题,通过工艺参数及装备结构的数值仿真,形成了高温超导带材的连续化关键装备的自主研发设计,建成了国内首条具有自主知识产权的低成本化学法第二代高温超导带材的连续化制备系统。

基于高温超导带材的若干强电应用需求,与电缆、变压器等具有下游应用单位开展合作,分析第二代高温超导带材在电缆、变压器等电力领域的有关技术性能要求及相关标准,研发出不同宽度、高临界电流、单根长度达到千米量级的第二代高温超导带材。

上创超导公司通过自主研发设计,实现了千米级装备和低成本技术路线的国产化,实现了超导带材的规模化、产业化制备,低成本的化学法路线,在组分和设备上具有自主知识产权和国际竞争优势。生产的超导材料具有零电阻、完全抗磁性特性,可以用于传输大电流、获得强磁场、实现磁悬浮、检测微弱磁场信号等,可广泛应用于超导电力、先进医疗、交通运输、高能物理、国防军事等方面,是一种多用途的新型功能材料。

【技术指标】

公司技术产品缓冲层X-ray面外扫描(ω-scan) 半高宽FWHM 达到1.6度,面内扫描(φ-scan)FWHM达到6.3度;超导层面内织构达到2.2度,面外织构达到1.1度;超导临界电流在液氮77K温度下超过360A;与国外对比查新报告-与国家水平的美日同类产品的织构和短样载流水平:国际先进;长样载流能力:国内领先。连续化生产装备系统制备速度最高可达120m/h,制备带材的长度超过1000m。

【技术特点】

上创超导公司采用低成本的化学溶液沉积方法(MOD)来制备第二代高温超导带材,具有原材料利用率高、不需高真空设备、组分易于调控等优点,完全走通一条直流磁控溅射缓冲层、化学法制备超导层的第二代高温超导带材的低成本技术路线。

【先进程度】国际先进

【技术状态】小批量生产、工程应用阶段

【适用范围】

第二代高温超导带材可应用于超导电缆、超导限流器、超导变压器、超导电机、超导风力发电、超导 磁悬浮、超导磁体、超导电磁炮等领域。民用方面主要包括:超导磁体、电缆、磁悬浮、限流器、核磁共振、风力发电、重离子加速器等方面;军用主要包括:航母电机、舰艇限流器、舰艇消磁电缆、潜艇推进器、电磁炮、电磁弹射。如用在预警飞机、雷达、电子战设备、导弹制导部件、超导A/D转换器、超导高速数据开关;(超导量子干涉仪SQUID)主要用于潜艇探测、反潜和潜艇导航、红外成像、仪器仪表、医学系统应用等;舰船用超导消磁系统、超导电磁弹射、电磁炮等;将高温超导限流器用于舰船电力系统的过电流保护;高温超导磁储能器(SMES)可用于新型高能脉冲(激光、微波、粒子束)武器及电磁发射器的储能器,并且可用于舰船电力调节系统。

【获奖情况】

上创超导公司先后获得第三届中国国际新材料产业博览会“金奖”、环球科学2015年度创新榜“5UNDER5新创企业”、2016年军民两用技术“十大创新企业”、2016年中国好材料“最具投资价值企业TOP10”、第十八届国际工业博览会“三等奖”、首届军民两用技术创新应用大赛“铜奖”等荣誉。

【专利状态】

上创超导公司现有专利15项,其中发明专利8项、实用新型专利7项(其中11项已授权)

【合作方式】合作开发技术服务

(1)投资需求:计划融资5000万-2亿元,用于建成新的第二代高温超导带材生产线,提高产能至800~4000公里/年,实施周期36~60个月。

(2)合作研发:与新材料、新型薄膜准备、检测仪器等上游产业展开合作,提高生产设备的智能化水平及生产能力;与电网、交通运输、医疗、军事与国防等下游企业合作研发,如电缆、变压器及中船重工等下游企业及控股股东,促进相关传统企业的产品更新和技术进步,共同拓展超导材料下游应用领域。

(3)技术服务:与各省市合作建设“超导电缆”示范工程、军事装备的预研,为示范工程及项目预研提供满足条件的超导材料并提供技术支持。

【预期效益】

目前铜电缆价格<5 美元/千安米,第一代线材100~150 美元/千安米,第二代线材250-300 美元/千安米。第一代线材2000年是2000 美元/千安米,现在下降了20 倍;第二代线材3 年前是500 美元/千安米,现在下降了一半。在乐观假设下,未来几年内,超导带材价格能降至低于50美元/千安米的水平。从整个产业链价值分析来讲,钇矿资源占超导材料的30%左右成本,超导产业应用成本的40~50%都是超导材料。从盈利能力来讲,超导材料盈利能力最强,毛利率约50%左右;超导限流器的毛利率较低,约30%左右。按照超导行业盈利能力强弱,短期内应重点关注超导材料和超导限流器。当前超导界都已认可超导材料是超导行业的核心,目前超导市场潜在规模2000亿,超导材料占比30~40%,约800亿元左右。上创超导公司通过自主研发设计生产装备,实现了生产装备及技术的国产化,打破了国外装备及技术封锁,有效提高了中国超导高科技领域快速发展降本增效的核心竞争力。可为超导电力、医疗、军工应用提供所需的第二代高温超导带材,实现具有自主知识产权的集生产和在线质量检测于一体的高温超导带材生产线的国产化,提升带材成材质量、效率及产能,进一步提高超导带材的性能和性价比。



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