一、超导的特性

超导体的三大基本特性：零电阻，完全抗磁性，量子隧穿效应。超导，全称超导电性，指导体在某一温度下，电阻为零的状态。1911 年荷兰物理学家 H·卡茂林·昂内斯发现汞在温度降至 4.2K 附近时突然进入一种新状态，其电阻小到实际上测不出来，他把汞的这一新状态称为超导态。1933 年，荷兰的迈斯纳和奥森菲尔德共同发现了超导体的另一个重要的性质——完全抗磁性。完全抗磁性是指将超导体会把原来处于体内的磁场排挤出去，使其内部的磁感应强度为零。1962 年，约瑟夫森（BrianD.Josephson）预言，在薄绝缘层隔开的两种超导体之间有电流通过，即有“电子对”能“穿过”薄绝缘层（量子隧穿），而超导结上并不出现电压，这个预言随后被证实，这一现象被称为量子隧穿效应。

超导材料具有常规材料不具备的零电阻、完全抗磁性等宏观量子现象，是典型的量子材料。超导材料的探索主要经历了几个阶段：1911∼1986 年，是低温超导材料发展阶段，1986 年发现铜氧化物高温超导体，2021 年发现临界转变温度为 39K 的金属化合物 MgB₂超导体，2008 年发现铁基超导体。此外，自从超导材料被发现以来，人们就没有停止过对“室温超导”的向往与探索。 

二、超导分类

超导最常见被分类为超温超导，高温超导。超导体的分类没有统一的标准，最常见的分类方法是按临界温度划分为低温超导，高温超导。超导物理中将临界温度在液氦温区(4.2K)的超导体称为低温超导体，也称为常规超导体，譬如目前商业化的 NbTi、Nb₃Sn；将临界温度在液氮温区(77K)的超导体称为高温超导体，譬如 YBa-Cu-O 超导体。

超导材料分类

超导体的分类：第Ⅰ类超导体和第Ⅱ类超导体

超导现象是宏观量子效应。20 世纪初期，许多顶级的理论物理学家都试图从量子力学基础上理解超导电性，但最终并没有获得成功，直到超导发现近50年后， 超导微观理论才被建立。在最初对超导电性的认识过程中，唯象理论起到了非常重要的作用。其中最著名的是前苏联物理学家金茨堡（Ginzburg）和朗道（Landau）于 1950 年建立的金茨堡-朗道理论（简称 G-L 理论）。随后，1957 年美国科学家巴丁（J.Bardeen）、库珀（L.N.Cooper）和施里弗（J.R.Schrieffer）成功建立了常规金属超导体的微观理论，简称 BCS 理论，它把超导现象看作是宏观量子效应，成功地解释了金属或合金超导体的超导电性微观机理。BCS 理论的核心思想在于：两个动量相反、自旋相反的电子，可以通过交换原子晶格振动量子——声子而产生间接吸引相互作用，从而组成具有能隙的低能稳定态——超导态。但时至今日，非常规超导微观机理，仍然几乎是一片混乱和未知。

三、超导的应用

在应用领域方面，超导体因为具有绝对的零电阻和完全的抗磁性两大特性，在所有涉及电和磁的领域都有超导体的用武之地，应用领域广泛，包括电子学、生物医学、科学工程、交通运输、电力等领域。

超导体的应用领域

超导材料及其应用领域

超导材料主要强电运用领域

低温超导已经规模商业化，高温超导正逐步开始产业化。虽然已发现了上千种超导材料，但具有实用化前景的材料并不多。低温超导材料自 1965 年开始研究， 目前低温超导材料 NbTi 与 Nb3Sn 已实现商业化。而高温超导材料自 1986 年进行研究，目前刚开始进行产业化。

超导材料进展概况

低温超导产业链&高温超导产业链超

四、第一代高温超导VS第二代高温超导

第一代高温超导材料主要通过挤压力获得超导电性。Bi 系超导材料主要的应用材料有 Bi-2212 线材、Bi-2212 薄膜、Bi-2223 带材。在制备 Bi-2223 带材的轧制工艺过程中，轧制压力的作用迫使 Bi-2223 晶粒发生转向，从而获得良好的超导电性，而在制备 Bi-2212 线材的挤压工艺中，也是通过挤压力的作用使 Bi-2212 晶粒发生转向，获得超导电性。目前常用于制备 Bi-2212/Bi-2223 原料粉末的工艺方法主要有喷雾热分解法、共沉淀法、固相反应法。

第一代高温超导带材原料的生产工艺比较

喷雾分解法是通过将硝酸和原料粉末充分混合并进行溶解，在过滤不溶物后将溶液雾化成液滴，将液滴置于 600--900℃高温环境下，使之迅速蒸发并分解形成氧化物，最后制备成前驱粉末。共沉淀法是按比例配置硝酸溶液，并将金属离子滴入草酸乙醇溶液后进行沉淀，接着滴入氨水调节 pH 值。最后，过滤出沉淀物并干燥处理后得到草酸盐粉末，对粉末进行多次热处理和研磨制备成前驱粉末。固相反应法是将各种原料按照所需的比例配制后，进行机械球磨混合，再热处理锻烧，然后重复研磨和锻烧。

第二代高温超导带材生产工艺方面，一些发达国家先后突破了第二代高温超导带材的长线制备技术，公里级带材的生产工艺已日渐成熟。

第二代高温超导带材生产工艺

第二代高温超导带材 YBCO 成为行业重点发展方向。第二代高温超导带材及应用产品将在许多重要领域，如绿色能源、智能电网、军事工业、医疗器械、交通及科学研究等领域被大力推广应用，目前我国高温超导材料大规模应用的瓶颈问题是材料价格过高，需要进一步提高技术成熟度，提升产业化能力，并改善材料综合性能，从而提高材料性价比。

高温超导材料及其应用

四、国内超导应用及相关企业

（特别说明：文章中的数据和资料来自于公司财报、券商研报、行业报告、企业官网、百度百科等公开资料，本报告力求内容、观点客观公正，但不保证其准确性、完整性、及时性等。文章中的信息或观点不构成任何投资建议，投资人须对任何自主决定的投资行为负责，本人不对因使用本文内容所引发的直接或间接损失负任何责任。）