铁基高温超导全面超越

　　在日前举行的2013年国家科学技术奖励大会上，以赵忠贤、陈仙辉、王楠林、闻海虎、方忠为代表的中国科学院物理研究所/北京凝聚态国家实验室(筹)(以下简称“物理所”)和中国科学技术大学(以下简称“中国科大”)研究团队，因为在“40K以上铁基高温超导体的发现及若干基本物理性质的研究”而获得2013年度国家自然科学一等奖。自2000年起，国家自然科学一等奖13年里有9次空缺，目前已连续空缺3年。早在1989年，物理研究所“液氮温区氧化物超导体的发现及研究”曾获当年国家自然科学一等奖。

　　超导，全称超导电性，是20世纪最伟大的科学发现之一，指的是某些材料在温度降低到某一临界温度，或超导转变温度以下时，电阻突然消失的现象，具备这种特性的材料称为超导体。

　　据了解，物理学家麦克米兰根据传统理论计算断定，超导体的转变温度一般不能超过40K(约零下233摄氏度)，这个温度也被称为麦克米兰极限温度。中国科学家首先发现了转变温度40K以上的铁基超导体，接着又发现了系列的50K以上的铁基超导体。

　　在超导研究的历史上，已经有10人获得了5次诺贝尔奖，其科学重要性不言而喻。目前，超导的机理以及全新超导体的探索是物理学界最重要的前沿问题之一。同时，超导在科学研究、信息通讯、工业加工、能源存储、交通运输、生物医学乃至航空航天等领域均有重大的应用前景，受到人们的广泛关注。

　　当前，物理所和中科大的科学家们在铁基高温超导研究中正引领着国际研究的热潮。上个世纪九十年代中后期，国际物理学界倾向认为铜氧化物超导体能给出的信息基本上被挖掘殆尽，通过铜氧化物超导体探索高温超导机理的研究遇到了瓶颈，国际上的相关研究也进入低谷。但超导研究所的研究人员们一直坚持在高温超导研究领域默默耕耘。

　　这些年来，铁基超导体系不断产出优秀论文，引起了强烈的国际反响。物理所的靳常青找到了第三种全新的以LiFeAs为代表的111体系超导体，这对进一步探索高温超导的内在物理机制和提高超导转变温度都有重要的意义。

　　截至2013年1月4日，铁基超导体的8篇代表性论文SCI共被引用3801次，有20篇主要论文共SCI被引用5145次，相关成果被众多国际知名学术刊物专门评述或作为亮点跟踪报道。

　　超导材料千亿规模待挖掘

　　早在几年前，就有券商发表研究报告指出，超导市场的潜在规模达到2000亿元，其中核心的超导材料占比30%-40%，约800亿元左右。

　　目前国内超导材料主要是依赖于美国和日本进口，价格昂贵，占超导应用产品50%左右的成本。从整个产业链价值来看，超导材料占超导设备40%-50%的成本。从盈利能力来讲，超导材料盈利能力最强，毛利率约50%左右。超导行业的发展必将引发对超导材料大量的需求，因此，超导行业要发展壮大，超导材料必须要实现国产化。

　　目前的超导行业产业链由三部分组成：上游矿资源，如钡、铋等金属；中游是超导材料如YBCO和BSCCO等；下游是超导应用产品，如超导电缆、超导限流器、超导滤波器、超导储能、超导发电机和超导变压器等。其中技术最成熟、应用最广泛、商业化程度最高的超导材料是BSCCO高温超导材料。由于第二代超导材料具有较强的载流能力、抗磁场衰竭能力以及较低的理论价格，各国纷纷将研发和生产重点放在YBCO(氧化钇钡铜)，因而YBCO将是未来超导材料发展的主要方向。

　　新型铁基超导体线材业受益明显

　　据媒体报道，中科院电工所应用超导重点实验室马衍伟研究小组采用传统的粉末装管方法(Powder-in-tube)，首次成功研制出转变温度达25K的铁基镧氧铁砷(La(O1-xFx)FeAs)线材。这是世界上第一个将铁基新超导材料加工成超导线材的工作，对于强电应用具有重要意义。该项工作在申请国家发明专利之后，最近已发表在国际超导研究领域的主流杂志《超导科技》上。

　　新型铁基超导体线材的研制成功为新型铁基超导材料的应用发展开辟了新的道路。在此基础上，通过进一步优化工艺条件，马衍伟研究小组与物理所闻海虎小组合作又制备出转变温度高达52K 的钐氧铁砷(Sm(O1-xFx)FeAs)线材，其上临界场Hc2(T=0)高达120 T，进一步显示出铁基新超导材料在高场磁体中具有广阔的应用前景。上市公司中，中天科技与中国科学院电工所在铁基超导领域有合作，早在2010年双方就合作建立了电力超导技术联合研究开发中心。

　　早在2008年2月，日本东京工业大学细野秀雄教授领导的研究小组报道了铁基材料La(O1-xFx)FeAs超导转变温度高达26K。这一发现立刻引发了人们对这一超导体系的强烈关注。美国《科学》杂志认为，新的铁基超导材料的发现是高温超导研究领域的一个重大进展，新型铁基超导材料必将激发物理和材料学界新一轮的高温超导研究热潮。很快，我国科学家在这一领域取得了国际同行瞩目的一系列重要贡献。