實(shí)用化Bi系超導(dǎo)帶材的制備工藝研究進(jìn)展

鄭貝貝,邵 玲,陳英偉

(1.臺(tái)州科技職業(yè)學(xué)院機(jī)電與模具工程學(xué)院，臺(tái)州 318020；2.浙江大學(xué)臺(tái)州研究院,強(qiáng)電新材料應(yīng)用技術(shù)實(shí)驗(yàn)室，臺(tái)州 318000)

0 引 言

超導(dǎo)材料具備優(yōu)異的電學(xué)和磁學(xué)性能，因此被廣泛認(rèn)為具有巨大的應(yīng)用潛力和經(jīng)濟(jì)價(jià)值，在電線電纜、強(qiáng)磁體、量子計(jì)算等領(lǐng)域具有廣闊的前景。Bi-2223超導(dǎo)帶材作為第一代高溫超導(dǎo)材料，已經(jīng)有近30年的研究歷史，但是將其實(shí)用化需要兼顧電學(xué)性能、機(jī)械性能、制冷技術(shù)等因素。在Bi-2223超導(dǎo)帶材的制備過(guò)程中，存在著B(niǎo)i-2223相純度不高、致密度不夠、晶粒連接性不佳、抗拉伸強(qiáng)度和延伸率不足、生產(chǎn)的帶材長(zhǎng)度不夠等問(wèn)題。針對(duì)以上問(wèn)題，國(guó)內(nèi)外的學(xué)者和機(jī)構(gòu)進(jìn)行了一系列的研究工作，并取得了不錯(cuò)的進(jìn)展。本文將對(duì)實(shí)用化Bi系超導(dǎo)帶材的制備工藝與研究進(jìn)展進(jìn)行總結(jié)，為其制備工藝和實(shí)用化的進(jìn)一步研究提供參考。

1 超導(dǎo)材料研究進(jìn)展簡(jiǎn)介

自1911年荷蘭物理學(xué)家昂內(nèi)斯(Onnes)首次發(fā)現(xiàn)汞的超導(dǎo)現(xiàn)象之后，科學(xué)家們相繼發(fā)現(xiàn)了純金屬元素超導(dǎo)、二元合金超導(dǎo)、以銅基氧化物為代表的高溫超導(dǎo)、MgB2超導(dǎo)、鐵基超導(dǎo)等超導(dǎo)材料。超導(dǎo)臨界溫度也不斷地被刷新，從液氦溫度(4.2 K)上升至液氫(21 K)溫度以上，之后又相繼突破麥克米蘭極限(40 K)和液氮溫度(77 K)，近幾年在高壓超導(dǎo)領(lǐng)域的研究更是將超導(dǎo)臨界溫度提高至室溫范圍的287.7 K(C-H-S系在超高壓267 GPa下)[1]，本文總結(jié)了各種典型超導(dǎo)材料的發(fā)現(xiàn)年代和超導(dǎo)臨界溫度，如圖1所示[1-44]。值得關(guān)注的是，2018年華人科學(xué)家曹原發(fā)現(xiàn)石墨烯雙層之間發(fā)生約1.1°偏轉(zhuǎn)，在1.7 K時(shí)也可以產(chǎn)生超導(dǎo)現(xiàn)象[5-6]，這一發(fā)現(xiàn)引起了超導(dǎo)物理學(xué)界的廣泛興趣，并被認(rèn)為或許有助于解釋困擾多年的高溫超導(dǎo)機(jī)制之謎。

圖1 各種典型超導(dǎo)材料的發(fā)現(xiàn)年代和超導(dǎo)臨界溫度Fig.1 Discovery age and superconducting critical temperature of various typical superconducting materials

雖然被發(fā)現(xiàn)的超導(dǎo)材料數(shù)量越來(lái)越多，超導(dǎo)臨界溫度也越來(lái)越高，但是目前適合實(shí)用化的超導(dǎo)材料還主要是NbTi、Nb3Sn、Bi-2223、YBCO、MgB2等這幾種。NbTi、Nb3Sn屬于低溫超導(dǎo)材料，其成分簡(jiǎn)單，制備工藝簡(jiǎn)單，機(jī)械性能良好，超導(dǎo)電性和加工性能良好，因此是目前應(yīng)用最多的超導(dǎo)材料，被廣泛應(yīng)用于核磁共振成像儀(MRI)、粒子加速器、核聚變磁約束裝置等領(lǐng)域。NbTi、Nb3Sn的超導(dǎo)臨界溫度Tc分別為10 K、18.1 K，超導(dǎo)臨界磁場(chǎng)Hc分別為15 T、30 T，常需要依靠液氦制冷來(lái)維持極低溫，而液氦在中國(guó)儲(chǔ)量稀少，主要靠進(jìn)口，使用液氦制冷的成本比較高昂[23]。Bi-2223、YBCO、MgB2材料的超導(dǎo)臨界溫度分別為110 K、95 K、39 K，前兩者均已經(jīng)高于液氮的沸點(diǎn)77 K，在制冷的成本上遠(yuǎn)低于低溫超導(dǎo)材料，因此具有很好的應(yīng)用前景。

2 Bi系超導(dǎo)材料簡(jiǎn)介

銅基氧化物超導(dǎo)材料由瑞士科學(xué)家柏諾茲(Bednorz)和穆勒(Müller)于1986年在稀土銅氧化物L(fēng)a-Ba-Cu-O體系上首次發(fā)現(xiàn)，該La-Ba-Cu-O材料超導(dǎo)溫度達(dá)到30 K[24]，一舉打破了由Nb3Ge保持的塵封十三年之久的超導(dǎo)最高溫度記錄23.2 K[44]，并由此開(kāi)創(chuàng)了超導(dǎo)材料研究的新紀(jì)元。在隨后的幾年內(nèi)，世界范圍的超導(dǎo)材料研究空前火熱，各國(guó)研究者開(kāi)啟了一場(chǎng)不斷刷新最高超導(dǎo)臨界溫度記錄的“超導(dǎo)競(jìng)賽”，主要幾種高溫超導(dǎo)材料的發(fā)現(xiàn)年代和超導(dǎo)臨界溫度匯總?cè)绫?所示。柏諾茲和穆勒兩人也因此獲得1987年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)，并創(chuàng)造了從論文發(fā)表到獲諾貝爾獎(jiǎng)的16個(gè)月最快獲諾獎(jiǎng)紀(jì)錄，堪稱一部科學(xué)神話。

表1 各種高溫超導(dǎo)材料的發(fā)現(xiàn)年代和超導(dǎo)臨界溫度Table 1 Discovery year and superconducting critical temperature of various high-temperature superconducting materials

Bi系超導(dǎo)材料由日本科學(xué)家Maeda和Takano等于1988年初發(fā)現(xiàn)，具備實(shí)用價(jià)值的Bi系超導(dǎo)材料主要是Bi-2212和Bi-2223，其中Bi-2223的超導(dǎo)臨界溫度更高，因此具有更廣闊的應(yīng)用潛力。從超導(dǎo)臨界溫度來(lái)看，Tl-2223和Hg-1223的溫度都要高于Bi-2223，但是Tl和Hg元素都有毒性，在制備超導(dǎo)材料的過(guò)程中，難以避免會(huì)用到含毒性的原料，因此，在實(shí)用可行性上不如Bi系超導(dǎo)。Bi-2223的超導(dǎo)臨界溫度高于Bi-2212，但是其單相的生產(chǎn)工藝比較復(fù)雜并有一定的難度，而制備Bi-2212比較容易，因此，Bi-2212也具有不錯(cuò)的應(yīng)用價(jià)值。通常來(lái)說(shuō)，Bi-2212用于制備中等性能的超導(dǎo)線材，而B(niǎo)i-2223用于制備高性能的超導(dǎo)帶材。

Bi系超導(dǎo)材料是一種具有層狀結(jié)構(gòu)的復(fù)雜化合物，其各相的主要結(jié)構(gòu)如圖2所示[45]。目前的研究認(rèn)為，Bi系超導(dǎo)材料中，起到主要超導(dǎo)作用的是CuO2層[46-48]，在一定范圍內(nèi)，CuO2層的層數(shù)越多，其結(jié)構(gòu)越整齊，則超導(dǎo)性能越好，超導(dǎo)臨界溫度也越高，但是制備工藝也越復(fù)雜[49-50]。Bi-2223相的晶胞中共有18層，含有6個(gè)CuO2層，具有很強(qiáng)的各向異性，超導(dǎo)電性主要沿著CuO2層平面方向[46,49]。因此，要想得到性能良好的Bi-2223超導(dǎo)材料，往往需要將其加工成帶材，并通過(guò)一定的壓力和熱處理手段，使得生成的Bi-2223相中的CuO2層平面方向與帶材表面的方向盡量一致。

圖2 Bi系超導(dǎo)材料各相的晶體結(jié)構(gòu)示意圖[45]Fig.2 Crystal structure schematic diagram of each phase of Bi-based superconducting[45]

3 Bi-2223超導(dǎo)粉末制備工藝與研究進(jìn)展

Bi-2223的超導(dǎo)臨界溫度可達(dá)110 K，可以采用液氮制冷，具備很好的實(shí)用化價(jià)值。制備實(shí)用化的Bi-2223超導(dǎo)帶材首先需要制備高質(zhì)量的Bi-2223前驅(qū)體粉末，只有粉末的均勻性和純度足夠高，帶材的載流能力才會(huì)高。而由于Bi-2223的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，所含的元素成分較多，一般很難制備出高純度的Bi-2223相。針對(duì)以上問(wèn)題，國(guó)內(nèi)外學(xué)者開(kāi)展了一系列的相關(guān)研究，并找到了幾種合適的方法。目前，制備Bi-2223超導(dǎo)前驅(qū)粉末的工藝方法主要有以下3種：

(1)固相反應(yīng)燒結(jié)法：將Bi2O3、PbO、SrCO3、CaCO3、CuO等原料，按照所需的比例配制后，進(jìn)行充分混合，再手磨或球磨一定時(shí)間，然后放入坩堝中在一定的溫度下進(jìn)行燒結(jié)，如此重復(fù)多次，以改善反應(yīng)的充分性和均勻性，提高Bi-2223相的含量[49]。該方法所需的設(shè)備及工藝簡(jiǎn)單，制備成本較低，小批量試制及大批量生產(chǎn)均適合[49-50]。

(2)噴霧熱分解法：將Bi2O3、PbO、SrCO3、CaCO3、CuO等原料先溶解在硝酸中，充分混合溶液后，利用專用設(shè)備噴出霧化的溶液至高溫容器裝置中，霧化液滴的水分在高溫下迅速蒸發(fā)形成微粒，微粒在高溫下分解形成氧化物粉末，在出口收集粉末，然后進(jìn)行燒結(jié)得到Bi-2223前驅(qū)粉。日本住友電氣、北京英納超導(dǎo)、西北工業(yè)大學(xué)張平祥團(tuán)隊(duì)等均成功采用噴霧熱分解法制備出了Bi-2223前驅(qū)粉，并最終制備出了Bi-2223帶材，噴霧熱分解法的生產(chǎn)裝置如圖3所示[51-52]。該方法制備出來(lái)的Bi-2223前驅(qū)粉末質(zhì)量高，顆粒度可至納米級(jí)，但所需的噴霧熱分解設(shè)備較為復(fù)雜，制備成本較高，適合工業(yè)規(guī)模化生產(chǎn)。白利鋒[52]分別在800 ℃、850 ℃、900 ℃這3個(gè)熱分解溫度下制備了前驅(qū)粉末，發(fā)現(xiàn)得到的粉末均為微米級(jí)至納米級(jí)，其中900 ℃下得到的樣品顆粒度最細(xì)，碳酸鹽含量最低，最適合后續(xù)帶材的制備，隨后經(jīng)過(guò)一次827 ℃熱處理使生成的Bi-2223相含量達(dá)到了93.5%。

圖3 噴霧熱分解裝置示意圖Fig.3 Schematic of spray pyrolysis apparatus

(3)共沉淀法：將所需原料分別溶解在硝酸中，充分混合均勻后滴入到草酸乙醇溶液中進(jìn)行沉淀，過(guò)濾出沉淀物干燥處理后得到草酸鹽粉末，再進(jìn)行多次燒結(jié)和研磨，得到Bi-2223前驅(qū)粉末[52-53]。該方法所需的設(shè)備較為簡(jiǎn)單，但是步驟較為復(fù)雜，比較適合小批量試制研究[53-55]。

4 Bi-2223帶材制備工藝與研究進(jìn)展

在制備得到Bi-2223超導(dǎo)粉末之后，由于其擁有陶瓷易脆的特性，要想投入實(shí)用化就必須將其加工成薄帶材，目前主流的生產(chǎn)工藝是粉末裝管法(powder-in-tube， PIT)，其工藝流程為：

(1)先將Bi-2223前驅(qū)粉末裝入直徑1～2 mm的銀或銀合金管中，填充度一般控制在25%～50%[51]；

(2)將銀管經(jīng)過(guò)多次拉拔不斷縮小直徑至一定尺寸和截面；

(3)將多根經(jīng)同樣操作的銀管捆扎在一起并裝入大的銀管中；

(4)將大銀管經(jīng)過(guò)多次拉拔至直徑1～2 mm；

(5)將上步拉拔完成的銀管經(jīng)過(guò)多次軋制至厚度0.2 mm左右，帶材中的 Bi-2223粉末就變成了薄的層片狀；

(6)將帶材放入爐中進(jìn)行第1次熱處理；

(7)取出后在冷卻前立刻軋制，使得Bi-2223晶粒盡可能轉(zhuǎn)向至和帶材表面方向一致；

(8)將帶材放入爐中進(jìn)行高壓燒結(jié)熱處理，進(jìn)一步改善Bi-2223相的晶粒取向和含量，整個(gè)工藝流程示意圖如圖4所示[56]。

圖4 粉末裝管法制造Bi-2223帶材的工藝流程示意圖Fig.4 Schematic of powder-in-tube method for fabricating Bi-2223 tapes

4.1 國(guó)外研究進(jìn)展

目前，國(guó)內(nèi)外在超導(dǎo)帶材研究與制造領(lǐng)域的公司主要有：

(1)主營(yíng)Bi-2223超導(dǎo)帶材的有日本住友電氣、北京英納超導(dǎo)；

(2)主營(yíng)第二代超導(dǎo)ReBCO帶材的有德國(guó)布魯克、美國(guó)超導(dǎo)、美國(guó)STI、韓國(guó)SuNAM、日本Fujikura、俄羅斯SuperOx、上海超導(dǎo)、上創(chuàng)超導(dǎo)等公司。

日本住友電氣在實(shí)用化Bi-2223超導(dǎo)帶材制造上處于世界領(lǐng)先地位，其制造的Bi-2223帶材產(chǎn)品各項(xiàng)性能都非常優(yōu)異，并已為其注冊(cè)了商標(biāo)DI-BSCCOTM。為了解決Bi-2223相含量不高、致密度不夠、晶粒連接性不佳等問(wèn)題，住友電氣的Bi-2223帶材采用PIT法制備，并開(kāi)發(fā)了可控超高壓(controlled over-pressure，CT-OP)燒結(jié)技術(shù)用于最后一步燒結(jié)，極大地提高了帶材的超導(dǎo)性能[57-58]。住友電氣采用了30 MPa的超高壓燒結(jié)，并使氣體在爐中不斷流過(guò)，在出口用一個(gè)氧化鋯氧氣傳感器監(jiān)測(cè)爐中的氧分壓，并實(shí)時(shí)控制爐中的氧分壓在4～20 MPa，以保證生成的Bi-2223相純度[57]。Bi-2223帶材經(jīng)過(guò)高壓燒結(jié)后，致密度提高到接近100%，臨界電流Ic提高了30%，這主要得益于Bi-2223相含量的提高、更好的晶粒取向性和晶粒連接性[58]。

日本住友電氣目前提供市場(chǎng)的帶材主要為Type H、Type HT-SS、Type HT-CA、Type HT-NX和Type G這5款，各項(xiàng)性能數(shù)據(jù)如表2所示[59-60]。Type H和Type G類型的帶材都是無(wú)層壓增強(qiáng)材料的，前者以銀管為護(hù)套制造，后者以銀金合金為護(hù)套制造，兩者的臨界拉伸強(qiáng)度均在130 MPa左右，臨界拉伸應(yīng)變均為0.2%左右。按Type H類型帶材的性能數(shù)據(jù)計(jì)算，其超導(dǎo)臨界電流密度Jc值約為17～20 kA/cm2，而據(jù)磁光成像(magneto-optical imaging)研究表明[61]，Bi-2223單芯帶材局部的Jc值最高可達(dá)250 kA/cm2，所以Bi-2223超導(dǎo)帶材的性能還有很大的提高空間。

表2 日本住友電氣各款Bi-2223超導(dǎo)帶材的性能特點(diǎn)[59-60]Table 2 Performance characteristics of various Bi-2223 superconducting tapes from Sumitomo Electric[59-60]

*Including the thickness of lamination tapes and solder layers;**95%IcRetention.

Bi-2223帶材實(shí)用化的另一個(gè)難題是其機(jī)械性能較差。Type HT類型帶材主要就是引入了層壓帶增強(qiáng)材料，使Bi-2223帶材的機(jī)械性能大幅提升。Type HT的三個(gè)類型分別采用了不銹鋼、銅合金、鎳合金作為層壓增強(qiáng)材料，不同幅度地提高了帶材的各項(xiàng)機(jī)械性能，同時(shí)基本保持臨界超導(dǎo)電流值不變。目前以鎳合金為增強(qiáng)層壓帶的Type HT-NX臨界拉伸強(qiáng)度已經(jīng)達(dá)到400 MPa，延伸率達(dá)到0.5%，臨界電流Ic達(dá)到200 A，這對(duì)于實(shí)用化的意義重大[59]。無(wú)層壓增強(qiáng)的Type H帶材是傳統(tǒng)的Bi-2223帶材結(jié)構(gòu)，外層為銀或銀合金，內(nèi)層為Bi-2223和銀。采用層壓帶增強(qiáng)的結(jié)構(gòu)類似于三明治，在Type H帶材的基礎(chǔ)上，在外圈再焊接上一層增強(qiáng)材料。這兩種有、無(wú)層壓增強(qiáng)的Bi-2223超導(dǎo)帶材結(jié)構(gòu)示意圖如圖5所示，日本住友電氣生產(chǎn)的DI-BSCCO帶材實(shí)物的橫截面如圖6所示[62]。

圖5 有、無(wú)層壓增強(qiáng)的Bi-2223超導(dǎo)帶材結(jié)構(gòu)示意圖Fig.5 Schematic of the structure of Bi-2223 superconducting tape with and without laminate reinforcement

圖6 日本住友電氣生產(chǎn)的DI-BSCCO帶材的橫截面[62]Fig.6 Cross section of DI-BSCCO tapes produced by Sumitomo Electric[62]

4.2 國(guó)內(nèi)研究進(jìn)展

目前，國(guó)內(nèi)主營(yíng)Bi-2223超導(dǎo)帶材的公司是北京英納超導(dǎo)技術(shù)有限公司(Innova Superconductor Technology Co., Ltd.，簡(jiǎn)稱InnoST)，其產(chǎn)品各項(xiàng)性能表現(xiàn)良好。英納超導(dǎo)的Bi-2223帶材也是采用PIT法制備，各個(gè)步驟基本上和日本住友電氣的一致，只是在高壓燒結(jié)反應(yīng)中，其采用的高壓壓力不及住友電氣，因此在各項(xiàng)性能上稍微遜色一些[63-65]。英納超導(dǎo)目前向市場(chǎng)提供的超導(dǎo)帶材的性能特點(diǎn)如表3所示，另外可選絕緣型(1 000 V)、加強(qiáng)型(260 MPa)、低導(dǎo)熱型(銀金合金包套)三種改型帶材[63-65]。和日本住友電氣的Type H相比，英納超導(dǎo)的Bi-2223帶材臨界電流值小30～40 A，約25%，臨界拉伸強(qiáng)度低50 MPa，約38%。

表3 北京英納超導(dǎo)有限公司Bi-2223超導(dǎo)帶材的性能特點(diǎn)[63-65]Table 3 Performance characteristics of InnoST’s Bi-2223 superconducting tape[63-65]

4.3 Bi-2223超導(dǎo)帶材實(shí)用化進(jìn)展

Bi-2223超導(dǎo)帶材目前的主要應(yīng)用方向?yàn)槌瑥?qiáng)磁體、超導(dǎo)電纜、超導(dǎo)電動(dòng)機(jī)、超導(dǎo)電流引線等這四個(gè)領(lǐng)域。目前，利用Gifford-McMahon(GM)技術(shù)，已經(jīng)可以在不使用任何液態(tài)制冷劑的情況下實(shí)現(xiàn)20 K的長(zhǎng)時(shí)間低溫，其能耗僅為4.2 K液氦制冷技術(shù)的1/5，具有很好的經(jīng)濟(jì)及技術(shù)價(jià)值[17]。利用Bi-2223超導(dǎo)帶材和20 K低溫技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)8 T的超強(qiáng)磁場(chǎng)[66]，并且美國(guó)國(guó)家強(qiáng)磁場(chǎng)實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)驗(yàn)證了Bi-2223超導(dǎo)帶材在高場(chǎng)環(huán)境下應(yīng)用的可行性[67]。

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人口的增長(zhǎng)，東京、紐約、北京、上海等超大型城市對(duì)于電力的需求激增，而超導(dǎo)電纜相比于傳統(tǒng)電纜，在相同的尺寸下可以實(shí)現(xiàn)近5倍的輸電能力，因此具有很大的發(fā)展?jié)摿Α?006年，美國(guó)Albany項(xiàng)目研制成功一條34.5 kV/0.8 kA/350 m的三相三軸冷絕緣結(jié)構(gòu)的高溫超導(dǎo)電纜，其導(dǎo)電層全部采用日本住友電氣提供的DI-BSCCO帶材[68]。2006年，日本中部大學(xué)研制成功一條20 kV/2.2 kA/20 m的同軸雙向冷絕緣結(jié)構(gòu)的高溫超導(dǎo)直流電纜，其采用了39根Bi-2223帶材，每根臨界電流為約100 A，絕緣材料采用聚丙烯層壓紙 (PPLP)，并在此基礎(chǔ)上，于2010年研制成功一條200 m長(zhǎng)的高溫超導(dǎo)電纜[69-70]。2004年，北京英納超導(dǎo)與云南電網(wǎng)合作，研制完成一條35 kV/2 kA/30 m的三相室溫絕緣Bi-2223高溫超導(dǎo)電纜，并且在昆明普吉變電站成功完成測(cè)試[71]。高溫超導(dǎo)電纜的成功應(yīng)用案例已經(jīng)較多，各項(xiàng)技術(shù)也較為成熟，但目前制約其應(yīng)用的主要是運(yùn)行中需要液氮長(zhǎng)距離制冷，易損耗，并且冷卻費(fèi)用較高，電纜維護(hù)較為困難等問(wèn)題。

5 結(jié)語(yǔ)與展望

Bi系高溫超導(dǎo)材料經(jīng)過(guò)近30年的研究，取得了很多技術(shù)上的突破，并且在許多實(shí)用化應(yīng)用的道路邁出了堅(jiān)實(shí)的腳步。目前，世界上生產(chǎn)Bi-2223帶材的主流工藝是粉末裝管法，主要包括Bi-2223前驅(qū)粉制備、帶材的壓制、高壓燒結(jié)等三個(gè)步驟。日本住友電氣生產(chǎn)的Bi-2223超導(dǎo)帶材性能優(yōu)異，其77 K下的臨界電流Ic高達(dá)170～200 A，并且已經(jīng)將最高的臨界拉伸強(qiáng)度提高到了400 MPa。國(guó)內(nèi)的北京英納超導(dǎo)生產(chǎn)的Bi-2223超導(dǎo)帶材性能也很優(yōu)異，但因其高壓燒結(jié)壓力不如日本住友電氣，各項(xiàng)性能稍顯遜色。Bi-2223的超導(dǎo)臨界溫度高達(dá)110 K，可以用液氮制冷，使其在超強(qiáng)磁體、超導(dǎo)電纜、超導(dǎo)電動(dòng)機(jī)、超導(dǎo)電流引線等這四個(gè)重要領(lǐng)域具備很強(qiáng)的發(fā)展?jié)摿Α＠肂i-2223超導(dǎo)帶材和Gifford-McMahon的20 K低溫技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)很高的磁場(chǎng)，對(duì)于研發(fā)和制造高性能、低成本的核磁共振儀具有重要的意義。同時(shí)，利用Bi-2223超導(dǎo)帶材繞制而成的超導(dǎo)電纜可以大幅提高電網(wǎng)的輸電能力，降低輸電線路上的能源損耗，展現(xiàn)出極強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)潛力。目前，美國(guó)、日本、中國(guó)等都已經(jīng)有了應(yīng)用Bi-2223超導(dǎo)帶材作為高溫超導(dǎo)電纜的成功案例。通過(guò)磁光成像研究可知，Bi-2223超導(dǎo)帶材的臨界電流密度Jc還有很大的提升空間。展望未來(lái)，Bi-2223超導(dǎo)帶材的制備工藝及相關(guān)制冷技術(shù)還可以改進(jìn)創(chuàng)新，各項(xiàng)性能有望進(jìn)一步提升，制備成本也有望進(jìn)一步下降，市場(chǎng)化應(yīng)用也將逐步增多。