瞻觀前沿

哈佛大學(xué)的科學(xué)家們?cè)诟邏何锢韺W(xué)方面取得了重大進(jìn)展，他們創(chuàng)造了一種在極端條件下直接成像超導(dǎo)材料的工具，促進(jìn)了超導(dǎo)氫化物領(lǐng)域的新發(fā)現(xiàn)。

氫在受到極端壓力下表現(xiàn)出了奇特的特性，理論上預(yù)測(cè)當(dāng)氫受到超過一百萬倍大氣壓的擠壓時(shí)，會(huì)變成金屬，甚至變成超導(dǎo)體?？茖W(xué)家們一直渴望了解并利用這些超導(dǎo)富氫化合物進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用，但是研究這些材料在巨大、持續(xù)的壓力下的行為是困難的。

哈佛大學(xué)的研究人員在《自然》雜志上發(fā)表了一篇文章，報(bào)告了他們創(chuàng)造性地將量子傳感器集成到標(biāo)準(zhǔn)壓力感應(yīng)裝置中，從而能夠直接讀出加壓材料的電學(xué)和磁學(xué)特性。這一工具的創(chuàng)造使得測(cè)量和成像氫化物超導(dǎo)體在高壓下的行為成為可能。

物理學(xué)教授 Norman Yao 09 博士表示：超導(dǎo)氫化物領(lǐng)域一直存在一些爭(zhēng)議，部分原因是高壓下的測(cè)量技術(shù)非常有限。問題是你不能只在里面放一個(gè)傳感器或探針，因?yàn)橐磺卸际欠忾]的，而且壓力非常高。這使得從室內(nèi)獲取本地信息變得極其困難。因此，沒有人真正觀察到單個(gè)樣品中超導(dǎo)性的雙重特征。

為了解決這個(gè)問題，研究人員設(shè)計(jì)并測(cè)試了一項(xiàng)巧妙的改造：他們將一層薄薄的傳感器直接集成到金剛石砧的表面上，該傳感器由金剛石原子晶格中自然存在的缺陷制成。他們使用這些被稱為氮空位中心的有效量子傳感器，在樣品加壓并進(jìn)入超導(dǎo)區(qū)域時(shí)對(duì)室內(nèi)區(qū)域進(jìn)行成像。為了證明他們的概念，他們使用了氫化鈰，這種材料已知在大約一百萬個(gè)大氣壓下會(huì)成為超導(dǎo)體。

這種新工具不僅可以幫助該領(lǐng)域發(fā)現(xiàn)新的超導(dǎo)氫化物，還可以更容易地獲得現(xiàn)有材料中那些令人垂涎的特性，以便繼續(xù)研究。這一突破性的進(jìn)展為超導(dǎo)氫化物領(lǐng)域的研究和應(yīng)用帶來了新的希望和可能性，有望推動(dòng)科學(xué)界在這一領(lǐng)域取得更多的重大發(fā)現(xiàn)。

（圖片來源：攝圖網(wǎng)）

技術(shù)價(jià)值觀察

超導(dǎo)材料產(chǎn)業(yè)鏈上游為礦資源，如釔、鋇、鉍、鍶、硼等金屬;中游是超導(dǎo)材料，如YBCO、BSCCO和MgB2等;下游是超導(dǎo)應(yīng)用產(chǎn)品，如超導(dǎo)電纜、超導(dǎo)限流器、超導(dǎo)濾波、超導(dǎo)儲(chǔ)能以及超導(dǎo)發(fā)電機(jī)等。

哈佛大學(xué)的科學(xué)家們?cè)诟邏何锢韺W(xué)方面取得了重大進(jìn)展，他們創(chuàng)造了一種在極端條件下直接成像超導(dǎo)材料的工具，促進(jìn)了超導(dǎo)氫化物領(lǐng)域的新發(fā)現(xiàn)。該技術(shù)處于超導(dǎo)材料產(chǎn)業(yè)鏈中游環(huán)節(jié)。

宏觀市場(chǎng)觀察

專利申請(qǐng)趨勢(shì)：2010-2021年中國始終領(lǐng)先

從趨勢(shì)上看，2010-2021年，中國超導(dǎo)專利申請(qǐng)數(shù)量始終領(lǐng)先。2021年，中國超導(dǎo)專利申請(qǐng)量為3748項(xiàng)，美國、日本以及歐洲專利申請(qǐng)量呈現(xiàn)穩(wěn)定態(tài)勢(shì)。

統(tǒng)計(jì)說明：①按每件申請(qǐng)顯示一個(gè)公開文本的去重規(guī)則進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，并選擇公開日最新的文本計(jì)算。②按照專利優(yōu)先權(quán)國家進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，若無優(yōu)先權(quán)，則按照受理局國家計(jì)算。如果有多個(gè)優(yōu)先權(quán)國家，則按照最早優(yōu)先權(quán)國家計(jì)算。

供給端：研發(fā)機(jī)構(gòu)主要以院校為依托

國內(nèi)超導(dǎo)技術(shù)研究起步較早，清華大學(xué)超導(dǎo)實(shí)驗(yàn)室從20世紀(jì)90年代就開始進(jìn)行超導(dǎo)技術(shù)研究，但是國內(nèi)的超導(dǎo)行業(yè)產(chǎn)業(yè)化起步較晚，由于較高的技術(shù)壁壘，直到2011年國內(nèi)才第一次實(shí)現(xiàn)超導(dǎo)產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)化批量生產(chǎn)和銷售。

目前，國內(nèi)涉及超導(dǎo)的研究機(jī)構(gòu)有中國科學(xué)院物理研究所、中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)、南京大學(xué)、中國科學(xué)院電工研究所、中國科學(xué)院等離子體物理研究所等，超導(dǎo)相關(guān)論文篇數(shù)均在600篇以上，總的來說，研發(fā)機(jī)構(gòu)主要以院校為依托。

我國高溫超導(dǎo)電纜輸電技術(shù)商業(yè)化應(yīng)用落地

據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，2020年，我國超導(dǎo)行業(yè)主要發(fā)生了兩起重大事件。我國自主研制超導(dǎo)質(zhì)子回旋加速器實(shí)現(xiàn)內(nèi)靶束流調(diào)試，此外，由國網(wǎng)上海市電力公司興建的國內(nèi)首條35千伏公里級(jí)高溫超導(dǎo)電纜示范工程在上海開工，是高溫超導(dǎo)電纜輸電技術(shù)在國內(nèi)的首次商業(yè)化應(yīng)用。

中國超導(dǎo)技術(shù)賽道熱力圖

根據(jù)產(chǎn)業(yè)熱力圖顯示，目前超導(dǎo)關(guān)鍵技術(shù)強(qiáng)相關(guān)的城市集群主要集中在西北、長(zhǎng)三角和粵港澳大灣區(qū)，尤其是廣東省成為重點(diǎn)發(fā)展區(qū)域。這些城市群已投入大量政策、資金、環(huán)境和人才資源用于超導(dǎo)研發(fā)，成為潛在的超導(dǎo)技術(shù)發(fā)展中心。根據(jù)熱力圖的分布，粵港澳大灣區(qū)有極大的可能性成為超導(dǎo)技術(shù)的先導(dǎo)區(qū)域。重點(diǎn)關(guān)注廣東省廣州市天河區(qū)、陜西省西安市雁塔區(qū)、廣東省深圳市福田區(qū)等地的相關(guān)企業(yè)，以及這些地方對(duì)超導(dǎo)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的投資環(huán)境和潛力市場(chǎng)。

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標(biāo)簽： 超導(dǎo) 氫化物 材料 隨筆