超导的典型应用
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摘要: 超导材料具有独特的绝对零电阻、完全抗磁性、磁通量子化等物理特性,这使得它们几乎在所有可以用到电和磁的方面都有用武之地(图1)1。特别是在需要突破传统功能材料电磁能力极限的地方,超导材料有着不可替代的应用,例如实现零损耗载流、高电流密度、强磁场、量子极限测量等2。遗憾的是,受到实际应用条件和环境的制约,以及化学稳定性、加工难度、机械强度、原料成本等方面的影响,已有的上万种超导材料里适合应用的体系却极其有限。常见的超导应用材料体系有Nb、Nb-Ti合金、Nb3Sn、Nb3Al、MgB2、ReBa2Cu3O7-δ、Bi2Sr2CaCu2O8+δ、Bi2Sr2Ca2Cu3O10+δ、Ba1-xKxFe2As2等3-5。近年来,超导的规模化应用正在迈入一个崭新的阶段,根据欧洲超导行业协会Conectus数据显示,全球超导产品市场规模在2022年为68亿欧元,到2027年有望增至192亿欧元。在本文中,我们简要介绍超导材料在强电和弱电条件下的应用,并展望超导的量子应用。