一、前言超導材料具有常規(guī)材料不具備的零電阻、完全抗磁性等宏觀量子現(xiàn)象，是典型的量子材料。基于超導材料而發(fā)展起來的超導技術(shù)已成為21世紀具有戰(zhàn)略意義的高新技術(shù)，在電力能源、醫(yī)療裝備、交通運輸、科學研究及國防軍工等方面都有重要的應(yīng)用價值和應(yīng)用前景。根據(jù)應(yīng)用過程中超導材料承載能量的差異，一般將超導材料的應(yīng)用分為強電應(yīng)用和弱電應(yīng)用兩大類。其中，超導強電應(yīng)用主要基于超導材料的零電阻效應(yīng)和完全抗磁性，通過在超導材料中加載大電流，可以實現(xiàn)大電流輸運、強磁場等顛覆性技術(shù)。超導弱電應(yīng)用也叫超導電子應(yīng)用，是基于超導材料的約瑟夫森效應(yīng)實現(xiàn)弱磁場探測或量子計算等方面的應(yīng)用。超導強電應(yīng)用技術(shù)，可實現(xiàn)常規(guī)技術(shù)無法實現(xiàn)的超強磁場、大容量輸電儲能等諸多顛覆性應(yīng)用。近年來，我國面向強電應(yīng)用的多種超導材料研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化取得了突破，有力促進了超導強電應(yīng)用技術(shù)的快速發(fā)展，在電力、生物醫(yī)學、交通和工業(yè)及大科學工程等諸多重點領(lǐng)域開始實現(xiàn)示范應(yīng)用，取得了一批有國際影響的成果，對于引領(lǐng)我國相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域發(fā)展起到了堅實的技術(shù)支撐作用。同時，相關(guān)領(lǐng)域發(fā)展過程中以無法替代和節(jié)能減排為核心的新型超導應(yīng)用技術(shù)需求也不斷涌現(xiàn)，發(fā)展能耗低、環(huán)境友好的超導材料及應(yīng)用技術(shù)對我國國民經(jīng)濟、人民生命健康和高質(zhì)量發(fā)展具有重要的戰(zhàn)略意義。而在此過程中，高性能超導材料的批量化制備是實現(xiàn)超導技術(shù)突破的關(guān)鍵基礎(chǔ)。本文梳理了目前主要的強電用超導材料發(fā)展現(xiàn)狀，對強電用超導材料發(fā)展趨勢進行深入分析，進而對未來強電用超導材料的發(fā)展方向提出建議和展望。二、強電用超導材料進展自1911年超導電性發(fā)現(xiàn)以來，已發(fā)現(xiàn)的超導材料有上千種，但基于載流性能、熱穩(wěn)定性、成材能力等綜合性能的篩選，具有實用化前景的超導材料并不是很多。通常根據(jù)各種材料超導臨界轉(zhuǎn)變溫度（Tc）以及超導電性的形成機理，將現(xiàn)有的幾種實用化超導材料分為低溫超導材料和高溫超導材料兩大類。一般將Tc

<25K的超導材料稱為低溫超導材料，目前已實現(xiàn)商業(yè)化的主要為NbTi（Tc

=9.5K）和Nb3Sn（Tc

=18K）這兩種典型的實用化低溫超導材料；Tc≥25K的超導材料稱為高溫超導材料，目前具有實用價值的高溫超導材料有：鉍系超導體（Bi2Sr2CaCu2O8和Bi2Sr2Ca2Cu3O10）、REBa2Cu3O7-x超導體（RE=Y，Gd等稀土元素）、二硼化鎂(MgB2）和鐵基超導體等。下面將分別對這幾種實用化超導材料的特性和研究、應(yīng)用現(xiàn)狀進行介紹。（一）低溫超導材料

1.NbTi超導材料NbTi超導材料為單相β型固溶體，其上臨界磁場（Hc2）在4.2K約為12T。NbTi超導體一般采用熔煉方法加工成合金，再使用集束拉拔工藝將其加工成以銅為基體的多芯復合超導線，最后通過結(jié)合時效熱處理的冷加工工藝，獲得由β單相合金轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂袕娽斣行牡膬上啵é?β）合金的結(jié)構(gòu)，其中α析出相作為釘扎中心提高材料的臨界電流密度。20世紀90年代初，NbTi超導線材臨界電流密度已達3000A/mm2（5T，4.2K）。同時，NbTi超導線材性價比高、性能穩(wěn)定，使其成為目前液氦溫區(qū)使用最廣泛的低溫超導材料，被廣泛應(yīng)用于核磁共振成像儀（MRI）、核磁共振波譜儀（NMR）和大型粒子加速器的制造。在目前的實用化超導材料中，NbTi超導線材由于具有優(yōu)異的中低磁場超導性能、良好的機械性能和加工性能，在實踐中獲得了大規(guī)模應(yīng)用，因此具有非常大的市場份額，其用量占整個超導材料市場的90%以上。國外生產(chǎn)商包括德國布魯克（Bruker）公司、英國諾爾達（Luvata）公司、日本超導技術(shù)公司（JASTEC）和美國阿勒格尼技術(shù)公司（ATI）等，西部超導材料科技股份有限公司（簡稱西部超導）是目前國內(nèi)唯一的NbTi超導線材商業(yè)化生產(chǎn)企業(yè)，通過對高均勻合金熔煉、多組元復合體塑性變形和磁通釘扎性能的控制研究，掌握了低溫超導長線制備的核心技術(shù)并實現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化，順利完成了我國承擔國際熱核聚變實驗堆（ITER）計劃項目超導線材供貨任務(wù)。此外，西部超導也突破了MRI用高銅比NbTi線材制造關(guān)鍵技術(shù)，MRI用NbTi線材產(chǎn)能達到1000t/a，產(chǎn)品填補國內(nèi)空白并占領(lǐng)國際市場。

2.Nb3Sn超導材料Nb3Sn是一種典型的具有A15型晶體結(jié)構(gòu)的金屬間化合物，具有較高的超導轉(zhuǎn)變溫度Tc（~18K），上臨界磁場Hc可以達到27T。Nb3Sn超導線材的制備方法主要有內(nèi)錫法和青銅法，其中內(nèi)錫法Nb3Sn超導線材臨界電流密度更高，但是由于芯絲耦合嚴重，其交流損耗也隨之增高；青銅法Nb3Sn超導線材臨界電流密度適中，但是由于芯絲通常不耦合，其交流損耗較低。因此這兩種線材擁有不同的應(yīng)用領(lǐng)域。國際上Nb3Sn超導線材主要由德國Bruker公司、日本JASTEC公司和古河電氣工業(yè)株式會社以及我國的西部超導公司進行研發(fā)并批量化生產(chǎn)。德國Bruker公司研發(fā)及生產(chǎn)的內(nèi)錫法Nb3Sn超導線材是目前臨界電流密度最高的商用超導線，其臨界電流密度在4.2K，12T下最高達到3000A/mm2。青銅法Nb3Sn導線的主要生產(chǎn)廠商為日本JASTEC公司和古河電氣工業(yè)株式會社，其研制的先反應(yīng)后繞制的青銅法Nb3Sn超導線材和高機械性能的增強型青銅法Nb3Sn超導線材，有效提高了超導磁體制造的便捷性、穩(wěn)定性和安全性。西部超導開發(fā)出具有自主知識產(chǎn)權(quán)的萬芯級難變形青銅法Nb3Sn線材和高臨界電流密度、低損耗內(nèi)錫法Nb3Sn線材導體設(shè)計、加工和熱處理技術(shù)，目前制備的Nb3Sn超導線材綜合性能和穩(wěn)定性均達到國際領(lǐng)先水平。（二）高溫超導材料

1.Bi2Sr2CaCu2O8超導材料Bi2Sr2CaCu2O8（簡稱Bi-2212）材料在低溫、高磁場下具有優(yōu)異的電流承載性能，是高場下（>25T）最具有應(yīng)用前景的高溫超導材料之一。Bi-2212線材的制備工藝相對簡單，可采用粉末裝管法經(jīng)過旋鍛、拉拔加工成具有各向同性圓形截面的線材。Bi-2212的圓線結(jié)構(gòu)使其更容易實現(xiàn)多芯化和電纜絞制，從而降低交流損耗，相比其他矩形截面的高溫超導材料，更有利于制備管內(nèi)電纜導體、盧瑟福電纜和螺線管線圈。目前已有多家公司和研究機構(gòu)具備Bi-2212線材的批量化制備能力，主要包括美國牛津儀器公司（B-OST）、歐洲耐克森（Nexans）公司、日本昭和電線電纜株式會社和西北有色金屬研究院等。B-OST研制的Bi-2212線材的工程臨界電流密度（Je）在液氦溫區(qū)45T磁場下仍能保持266A/mm2，這表明Bi-2212線材非常適合于超高磁場條件下的應(yīng)用。西北有色金屬研究院研制的線材在4.2K，14T磁場下的Je達到760A/mm2。2.Bi2Sr2Ca2Cu3O10超導材料Bi2Sr2Ca2Cu3O10（簡稱Bi-2223）高溫超導材料是目前臨界轉(zhuǎn)變溫度（Tc＝108~110K）最高的實用化高溫超導材料。Bi-2223晶體結(jié)構(gòu)為層狀，超導電性具有強烈的各向異性，實際使用時以扁形帶材為主。Bi-2223帶材采用粉末裝管法經(jīng)過旋鍛、拉拔、軋制和熱處理加工成帶材，是首先實現(xiàn)批量化制備的實用化高溫超導材料。目前Bi-2223帶材已經(jīng)成功應(yīng)用于液氮下運行的發(fā)電機、傳輸電纜、分流電壓器、故障電流限制器、電動機以及儲能裝置等設(shè)備中。特別是在德國埃森（Essen）市掛網(wǎng)運行的超導電纜，成功證實了該類材料在電網(wǎng)中長期穩(wěn)定運行的能力。美國超導公司基于其對化學組分和工藝的精確控制以及后退火技術(shù)的開發(fā)，在國際上率先實現(xiàn)了在77K自場條件下傳輸電流100A的突破，一度處于領(lǐng)跑地位。但2004年日本住友電氣工業(yè)株式會社開發(fā)出可控高壓熱處理技術(shù)，將其帶材的載流性能從100A左右，迅速提升到250A以上。國內(nèi)開展Bi-2223帶材的主要研究單位為北京英納超導技術(shù)有限公司和西北有色金屬研究院。目前，國內(nèi)Bi-2223帶材的載流性能基本穩(wěn)定在100A，與日本住友電氣工業(yè)株式會社帶材差距較大。3.REBa2Cu3O7-x涂層導體REBa2Cu3O7-x（簡寫為REBCO，其中RE表示稀土元素）涂層導體也被稱為第二代高溫超導帶材，其通過柔性金屬基帶上的薄膜外延和雙軸織構(gòu)技術(shù)發(fā)展而來，解決了陶瓷性銅氧高溫超導體的晶界弱連接和機械加工難等問題，是當前液氮溫區(qū)運行下電磁性能較為優(yōu)越的實用化高溫超導材料。目前商業(yè)化的REBCO超導帶材往往采用由金屬基帶、緩沖層、REBCO超導層、保護層等構(gòu)成的復合多層結(jié)構(gòu)。由于REBCO涂層導體具有極高的綜合性能，使其成為目前高溫超導材料產(chǎn)業(yè)化的熱門研究方向。經(jīng)過20多年的研究，金屬有機沉積（MOD）、脈沖激光沉積（PLD）、金屬有機化學氣相沉積法（MOCVD）和反應(yīng)電子束共蒸發(fā)-沉積（RCE-DR）工藝等成為主流制備技術(shù)。韓國SuNAM公司開發(fā)的反應(yīng)電子束共蒸發(fā)-沉積反應(yīng)（RCE-DR）技術(shù)可實現(xiàn)4mm寬帶材360m/h的高生產(chǎn)效率。日本藤倉公司（Fujikura）首先采用可編程邏輯器件（PLD）技術(shù)在離子束輔助沉積（IBAD）的Gd2Zr2O7緩沖層上制備出YBCO超導層，并實現(xiàn)了千米級帶材生產(chǎn)，近年來該公司的IBAD-MgO緩沖層也取得了千米級快速制備。美國SuperPower公司是國際上首家制備出千米級REBCO超導帶材的公司，其在IBAD-MgO/哈氏合金緩沖層上采用MOCVD制備出了臨界電流（Ic）達到300A/cm的千米級超導帶材。我國的上海上創(chuàng)超導科技有限公司，上海超導科技股份有限公司和蘇州新材料研究所有限公司分別采用MOD、PLD和MOCVD技術(shù)各自先后實現(xiàn)了千米級REBCO超導帶材的生產(chǎn)，使我國在第二代高溫超導帶材的產(chǎn)業(yè)化和應(yīng)用方面與世界同步。

4.MgB2超導材料MgB2是2001年發(fā)現(xiàn)的超導轉(zhuǎn)變溫度為39K的金屬間化合物超導體，具有相干長度大、晶界不存在弱連接、材料成本低、加工性能好等優(yōu)點。盡管其臨界溫度較低，但是MgB2超導材料可以工作在制冷機溫度范圍內(nèi)（10~20K），因此可以擺脫復雜昂貴的液氦冷卻系統(tǒng)。MgB2超導體可用于磁共振成像（MRI）系統(tǒng)、特殊電纜、風力發(fā)電電機以及空間系統(tǒng)驅(qū)動電機等領(lǐng)域。意大利的艾森超導（ASGSuperconductors）公司采用先位法粉末裝管工藝制備出12~37芯Cu/Ni基MgB2多芯線材，在20K，1.2T的臨界電流密度（Jc）可達1000A/mm2。美國的HyperTech公司采用連續(xù)粉末填裝與成形工藝制備出單根長度大于3km的Monel/Cu/Nb基多芯MgB2線材，其Jc值在25K，1T達到2000A/mm2。日本的日立（Hitachi）公司和韓國的三東（SamDong）公司也已形成千米級MgB2線材的生產(chǎn)能力。西部超導材料科技股份有限公司和西北有色金屬研究院能夠制備千米量級長度19芯及37芯結(jié)構(gòu)的MgB2長線，其工程臨界電流密度（Je）在20K，1T下達到250A/mm2。5.鐵基超導材料自2008年鐵基超導體被發(fā)現(xiàn)以來，已相繼發(fā)現(xiàn)了上百種鐵基超導材料，這些超導體的晶體結(jié)構(gòu)均為層狀，都含有Fe和氮族（P，As）或硫族元素（S，Se，Te），F(xiàn)e離子為上下兩層正方點陣排列方式，氮族或硫族離子層被夾在Fe離子層間。按照導電層以及為導電層提供載流子的載流子庫層交叉堆疊方式和載流子庫層的不同形成機制，主要分為1111體系（如SmOFeAsF，NdOFeAsF等）、122體系（如BaKFeAs，SrKFeAs等）、111體系（如LiFeAs）、11體系（如FeSe和FeSeTe）以及1144相等為代表的新型結(jié)構(gòu)超導體等體系。鐵基超導體具有上臨界場極高（100~250T）、各向異性較低（1<γH<2，122體系）、本征磁通釘扎能力強等許多明顯的優(yōu)勢。自2008年以來，中國團隊率先發(fā)現(xiàn)系列50K以上鐵基高溫超導體并創(chuàng)造55K的臨界溫度世界紀錄。中國科學院電工研究所采用粉末裝管法通過控制軋制織構(gòu)和元素摻雜，在2013年制備出臨界電流密度達到170A/mm2（4.2K，10T）的鐵基超導線材，證明了鐵基超導材料在強電應(yīng)用上的巨大潛力。經(jīng)過工藝優(yōu)化后，2018年他們將百米長線的臨界電流密度提高至300A/mm2（4.2K，10T），目前已經(jīng)開始超導磁體制備研究。三、強電用超導材料的發(fā)展趨勢強電應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展不斷對超導材料提出新的要求，是超導材料發(fā)展的根本動力。未來10年，國內(nèi)外超導強電應(yīng)用對超導材料的基本要求已經(jīng)明確，決定著超導材料的技術(shù)發(fā)展趨勢。

（一）重大需求分析隨著科技的進步，國際上前沿技術(shù)領(lǐng)域?qū)Τ瑢Р牧虾蛻?yīng)用技術(shù)提出了更高、更全面的要求，主要體現(xiàn)在以下方面。在傳統(tǒng)超導應(yīng)用方向上，新一代環(huán)形正負電子對撞機及超級質(zhì)子對撞機（CEPC/SPPC）磁場水平達到國際最高水平20T、中國聚變工程試驗堆（CFETR）磁場水平達到15T、歐洲環(huán)形對撞機（FCC）磁場水平達到15T，這些大科學裝置將需要高性能低溫和高溫超導材料近20000t，并且超導材料的載流性能水平比目前國際實驗室最高水平要提高一倍左右，更高性能的超導材料批量化制備技術(shù)在國際范圍內(nèi)將面臨全面創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)化的挑戰(zhàn)。因此，如何在現(xiàn)有涂層導體結(jié)構(gòu)、多芯線帶材結(jié)構(gòu)之外，開發(fā)更多基于新成分、新結(jié)構(gòu)的高性能高溫超導線材，或針對現(xiàn)有成分和結(jié)構(gòu)，通過與其他材料研究領(lǐng)域的學科交叉，提出新型加工制備技術(shù)，獲得更高性能的超導材料，將是突破現(xiàn)有技術(shù)瓶頸，進一步推進超導材料實際應(yīng)用的關(guān)鍵。在新型強電應(yīng)用方面，用于腦科學研究的MRI需要15T以上超導磁體系統(tǒng)、NMR需要30T以上超導磁體系統(tǒng)、高電壓等級電網(wǎng)需要新型超導限流器和變壓器、艦船推進系統(tǒng)需要40MW以上超導電機，這些需求都超過超導技術(shù)的現(xiàn)有水平。未來國際上這些新的發(fā)展方向也為我國超導材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供了新的契機，我國亟待在現(xiàn)有研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化基礎(chǔ)上，全面整合資源，系統(tǒng)開發(fā)核心超導技術(shù)，全面實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，滿足國內(nèi)外相關(guān)應(yīng)用的迫切需求。同時，在超導線材強化、線圈繞制或電纜絞制等許多方面都期待更方便有效的技術(shù)突破。此外，在與超導應(yīng)用相關(guān)的絕緣技術(shù)、制冷技術(shù)等許多方面，也都存在著一定的技術(shù)壁壘，亟待突破。（二）發(fā)展趨勢近年來，國際上低溫超導材料仍以NbTi、Nb3Sn為主，通過對現(xiàn)有制備技術(shù)相關(guān)機理的深入研究，商品化低溫超導材料的綜合性能將不斷提高。而以Bi-2223帶材和REBCO涂層導體為代表的高溫超導材料也已經(jīng)開始進入商業(yè)化階段，其中Bi-2223帶材雖然受到高壓熱處理等具有較高難度的技術(shù)限制，目前僅有日本住友電氣工業(yè)株式會社一家供應(yīng)商，但該公司多品類產(chǎn)品的開發(fā)，特別是高機械強度HT-NX系列帶材的開發(fā)，有效地推動了Bi-2223高溫超導帶材在高場磁體等領(lǐng)域的發(fā)展，進一步擴大了該產(chǎn)品的市場。而REBCO涂層導體近年來更是基于其較高的載流性能，受到了美國、歐洲、中國、日本、韓國等國家和地區(qū)的廣泛關(guān)注。各國相關(guān)企業(yè)紛紛開發(fā)多種新型制備技術(shù)，實現(xiàn)材料載流性能、機械性能以及成品率的提高和成本的降低，使其在智能電網(wǎng)和高場磁體等領(lǐng)域都實現(xiàn)了成功的示范性應(yīng)用。綜合上述分析可以看出，高溫超導材料未來的發(fā)展趨勢都將是通過優(yōu)化現(xiàn)有技術(shù)、開發(fā)新型材料制備技術(shù)以及新型線材結(jié)構(gòu)，在提高材料載流性能、機械性能以及熱穩(wěn)定性的同時，進一步降低成本，從而實現(xiàn)更高性能、更高穩(wěn)定性、更高性價比帶材的批量化制備。未來重點發(fā)展方向主要包括以下幾方面。1.新型高性能低溫超導線材制備及產(chǎn)業(yè)化在NbTi線材方面，開發(fā)超大規(guī)格NbTi合金錠真空自耗熔煉和棒材大變形量鍛造技術(shù)，結(jié)合覆銅擠壓技術(shù)，大幅度降低NbTi原材料制造成本。進一步開發(fā)磁通釘扎調(diào)控技術(shù)，大幅度提高NbTi超導線材臨界電流、磁滯損耗和剩余電阻率等關(guān)鍵性能指標。在Nb3Sn(Al)線材方面，發(fā)展CuNb強化、超高Sn含量錫源引入、納米粒子細化晶粒、快速加熱淬火等系列新型制備技術(shù)，全面提升Nb3Sn(Al)線材高場下應(yīng)用特性并大幅降低制造成本，滿足高場磁體制造要求。2.高性能REBCO高溫超導帶材制備及產(chǎn)業(yè)化研發(fā)出千米級能傳輸1000A以上臨界電流的（77K，自場）的第二代高溫超導長帶材，解決千米級帶材工藝的穩(wěn)定性、重復性和均勻性，并大幅降低生產(chǎn)成本。針對超導電纜、超導磁體、超導限流器、超導變壓器、超導電機等系列超導電力產(chǎn)品對第二代高溫超導帶材性能的不同要求，建立起相應(yīng)的工藝流程，生產(chǎn)出一系列滿足各類超導電力器件不同要求的多規(guī)格第二代高溫超導帶材。到2025年超導帶材年產(chǎn)量將達到1000km，超導帶材載流能力將達到500~1000A，全面實現(xiàn)超導帶材產(chǎn)業(yè)化，并實現(xiàn)裝備完全自主化。3.高性能Bi系高溫超導線材制備及產(chǎn)業(yè)化在Bi-2223方面，研發(fā)長帶高壓熱處理技術(shù)，可進一步提高帶材超導載流能力和成品率，提高Bi系帶材性價比，降低成本。發(fā)展提高帶材Jc、提高機械強度和經(jīng)濟的制造工藝，將長帶性能提高到200A（77K，自場）以上，力爭產(chǎn)品進入國際市場；在Bi-2212線材方面，開發(fā)出高性能Bi-2212線材的制備技術(shù)，并形成產(chǎn)能達到300km/a的Bi-2212長線的規(guī)模化制備能力，實現(xiàn)超高場磁體的材料國產(chǎn)化，促進我國超高場磁體和大電流纜材技術(shù)的發(fā)展。4.鐵基超導線材制備及強場應(yīng)用針對鐵基超導線帶材的規(guī)模應(yīng)用需求，以粉末裝管技術(shù)為框架，以促進鐵基超導材料實際應(yīng)用為目標，開展低成本、高性能的鐵基超導線材制備工藝研究。闡明影響線帶材臨界傳輸性能的內(nèi)在機制，制備出高性能線帶材。在鐵基超導長線的均勻性、熱穩(wěn)定性、機械強度等方面獲得突破，解決高性能鐵基超導長線實用成材技術(shù)基礎(chǔ)問題。四、我國強電用超導材料發(fā)展存在的問題當前我國強電用超導材料發(fā)展存在的主要問題包括以下幾點。（一）產(chǎn)業(yè)化能力不足我國已經(jīng)成為國際超導材料和應(yīng)用技術(shù)研發(fā)的重要力量。多年來我國在超導材料基礎(chǔ)研究方面一直處于國際先進水平，然而在產(chǎn)業(yè)化及應(yīng)用方面與發(fā)達國家還有較大差距。目前我國在高性能低溫超導材料、超導電力技術(shù)等方面開始達到國際先進水平，但是由于產(chǎn)業(yè)化相對滯后、“產(chǎn)學研用”結(jié)合不緊密、創(chuàng)新鏈和產(chǎn)業(yè)鏈不完整，導致我國在超導材料與超導應(yīng)用技術(shù)研究發(fā)展方面，特別是高溫超導材料的規(guī)模化制備和高端醫(yī)療設(shè)備、分析儀器、科研裝備等超導強電應(yīng)用領(lǐng)域存在明顯差距，導致相關(guān)材料和裝備仍主要依賴進口。（二）產(chǎn)業(yè)鏈對自主創(chuàng)新的支撐不完善近年來，國際上超導強磁場裝備的磁場水平不斷提升，已越來越多地應(yīng)用于大科學裝置、高端儀器裝備和科學研究等重要領(lǐng)域，對關(guān)鍵的原材料——Nb3Sn超導線材在臨界電流密度、機械強度、單根長度等方面都提出了更高的要求。但是超導強磁場裝備產(chǎn)品長期被美國、日本和德國相關(guān)企業(yè)壟斷，例如采用10T以上超導磁體制造的600MHz以上NMR被德國Bruker和日本電子株式會社（JEOL）壟斷，我國相關(guān)裝備全部依賴進口，導致我國Nb3Sn超導線材研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化缺乏需求支撐，影響材料技術(shù)的創(chuàng)新能力提升。（三）低溫材料與技術(shù)成熟度低超導材料目前以核磁共振成像、大科學工程為代表的應(yīng)用主要在液氦溫區(qū)。我國是氦氣資源匱乏的國家，必須從國外進口，面臨“卡脖子”的局面。擺脫液氦限制的主要途徑是采用制冷機，但是由于制冷機核心技術(shù)長期被美國、日本、歐洲等國家和地區(qū)壟斷，我國相關(guān)技術(shù)和裝備雖獲得一定進展，但是尚未形成完整產(chǎn)業(yè)體系，長期運行可靠性尚未解決，目前仍主要依賴進口。總體來看，“十四五”期間，我國面臨著提高整體研發(fā)水平，提升自主創(chuàng)新能力，追趕世界領(lǐng)先水平的重要任務(wù)。必須將基礎(chǔ)研究、材料制備、應(yīng)用技術(shù)融合發(fā)展，集中開發(fā)自主知識產(chǎn)權(quán)的超導材料工程化、產(chǎn)業(yè)化核心制備技術(shù)，推動超導材料應(yīng)用技術(shù)發(fā)展，帶動冶金、低溫、醫(yī)療、交通等相關(guān)產(chǎn)業(yè)的技術(shù)升級，將有力促進我國超導材料工程化、產(chǎn)業(yè)化制備技術(shù)開發(fā)，形成以企業(yè)為主體、市場為導向、“產(chǎn)學研”相結(jié)合的技術(shù)創(chuàng)新體系，為我國超導材料的市場開發(fā)和工程化應(yīng)用提供有力的技術(shù)支撐。五、強電用超導材料發(fā)展建議面對我國超導材料和超導技術(shù)應(yīng)用的現(xiàn)狀，必須將基礎(chǔ)研究、材料制備、應(yīng)用技術(shù)融合發(fā)展，集中開發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的超導材料工程化、產(chǎn)業(yè)化核心制備技術(shù)，推動超導材料應(yīng)用技術(shù)發(fā)展，帶動冶金、低溫、醫(yī)療設(shè)備、交通運輸?shù)认嚓P(guān)產(chǎn)業(yè)的技術(shù)升級，有力促進我國超導材料工程化、產(chǎn)業(yè)化制備技術(shù)開發(fā)，形成以企業(yè)為主體、市場為導向、“產(chǎn)學研”相結(jié)合的技術(shù)創(chuàng)新體系，為我國超導材料的市場開發(fā)和工程化應(yīng)用提供有力的技術(shù)支撐。建議在創(chuàng)新型國家建設(shè)戰(zhàn)略框架內(nèi)，為《落實國家中長期科學和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要（2