一、高溫超導產業應用
       超導，全稱超導電性，是20世紀最偉大的科學發現之一，指的是某些材料在溫度降低到某一臨界溫度，或超導轉變溫度以下時，電阻突然消失的現象，具備這種特性的材料稱為超導體。
       物理學家麥克米蘭根據傳統理論計算斷定，超導體的轉變溫度一般不能超過40K（約零下233攝氏度），這個溫度也被稱為麥克米蘭極限溫度。中國科學家首先發現了轉變溫度40K以上的鐵基超導體，接著又發現了系列的50K以上的鐵基超導體。
       1986年，瑞士發現40K銅氧化物超導體；1987年美國休斯頓大學和中國物理所幾乎同時發現YBCO的銅氧化物超導體，揭開了超導研究嶄新的一頁；在超導材料方面一共出現5次10人獲得諾貝爾物理獎。
       高溫超導產業開始進入實質化擴張階段，弱電領域積極擴張。隨著高溫超導(HTS)材料研究的進一步深化，以及高可靠性和高效率的制冷系統的發展，推動了高溫超導在未來十年進入快速的實質化擴張階段。據預估，世界范圍內到2020年超導產業的產值將達到2400億美元，其中高溫超導占60%-70%達到1500億美元左右。而隨著國內外在移動通信、衛星通信、雷達等領域的產業化進程的推進，高溫超導在弱電領域的應用將會首當其沖成為產業化先行者。
       二、高溫超導產業開始進入實質化擴張階段
       移動通信爆發，高溫超導濾波器是解決基站干擾的最有效方法。超導濾波器，因為用了77K低溫狀態下的低噪放，提高接收機靈敏度3 dB，根據實測，覆蓋半徑可擴大22%左右，覆蓋面積可以擴大45%左右。而且移動信號對室內的滲透率也會增加；提高接通率20%～35%，降低掉話率20%～60%；網絡規劃時，減少基站數量，降低網絡建設成本。超導濾波子系統在移動通信領域的巨大優勢作用(特別是3、4G時代)，假設2015年使用超導濾波子系統的基站占比達到30%，則將形成超過500億的巨大市場空間。
       高溫超導濾波器成為衛星通信最主要器件之一。將衛星用常規金屬濾波器和高溫超導子系統分別接入衛星接收機的前端，使用高溫超導濾波器子系統可以大幅度地降低衛星接收機的噪聲，顯著提高衛星接收機的靈敏度和抗干擾能力。高溫超導濾波器聯機系統的噪聲溫度僅為金屬濾波器聯機系統的27%；采用高溫超導技術可以明顯減小接收系統的噪聲；對衛星上來說，可以提高有效功率資源的利用，對地面來說，能減小地面設備的發射功率，特別是對地面移動式用戶機的應用，發射功率的減少能減輕設備的體積和重量。
       超導子系統顯著提高雷達探測距離及強化抗干擾能力。高溫超導濾波器具有極低的插入損耗和極優的頻率選擇性而且兼有平面器件小型化的優點，若把超導濾波器用于武器裝備的接收機前端上，能大幅度提高接收系統的靈敏度、信噪比和抗干擾能力；還可增加雷達系統的探測距離，加長預警時間，增加通信系統的通信距離和抗干擾能力，提高導彈系統的制導精確度。
       中國優勢資源展現未來中國在超導產業的優勢。從高溫超導材料使用的原材料發展情況來看，不論是BSCCO/2223系(鉍鍶鈣銅氧-第一代超導材料)，還是YBCO/123(釔鋇銅氧-第二代超導材料)，都需要使用中國具有優勢資源的稀有小金屬為主要原材料。特別是第二代YBCO中的稀土釔是中國具有戰略性資源的重稀土主要成份，而對于鋇鹽，我國是世界最大鋇儲量國，占全球的43%儲量。我們認為隨著戰略新興產業規劃推動，中國擁有資源優勢的相關產業鏈將會在未來10年得到深化發展。
       超導材料擁有兩大特性：完全導電性(零電阻“理想”導體)；完全抗磁性(反映超導體的更深刻、更本質的屬性)。自超導發現至今，超導的研究和超導材料的研制已迅速發展，超導的臨界溫度已從開始的幾開升至幾十開甚至一百多開；而且超導材料的物質結構及性質已逐漸研究清楚。以液態氮溫度下低溫超導材料的研究與發展獲得了成功，且已實現商品化，在醫療、電子輸送、運輸等方面獲得應用；高溫超導材料的發現，是最近幾十年來物理學及材料科學領域中的重大突破之一，并得以快速的發展，成為了超導材料的主力軍。
       隨著高溫超導(HTS)材料研究的進一步深化，以及高可靠性和高效率的制冷系統的發展，推動了高溫超導在未來十年進入快速的實質化擴張階段。據估計，世界范圍內到2020年超導產業的產值將達到2400億美元，其中高溫超導占60%-70%達到1500億美元左右。
       三、弱電領域：高溫超導器件商用化發展迅速擴張
       隨著國內外在移動通信、衛星通信、雷達等領域的產業化進程的推進，高溫超導器件在弱電領域的商用化發展將得到迅速擴張。
       高溫超導薄膜表面電阻遠小于常規金屬材料。即使在移動通信的高頻頻率范圍內，高溫超導材料的微波表面電阻比正常金屬也要小幾百甚至上千倍。高溫超導材料的磁場穿透深度與頻率無關。可用于構造無色散的傳輸結構，可以設計出在常規導體中難以實現的器件。
       高溫超導濾波器的設計大多繼承了傳統的平面微帶濾波器的理論和方法，通過增加諧振器的個數，超導濾波器的性能和技術指標就有可能全面勝出各種金屬濾波器(包括三維濾波器)。
       高溫超導材料具有極低的表面電阻，因此應用超導材料制做的微波超導器件具有極低損耗和極低噪聲的優良特性，使得預選濾波器放置在接收機的第一級成為可能，改變了接收機的常規設計，既保證了探測小信號的靈敏度又很好的抑制帶外干擾信號，避免常規設計中帶外的干擾信號也首先高倍放大，其交調信號落入信號帶內形成帶內干擾甚至阻塞接收通道。高溫超導微波器件組成的低溫前端應用在接收機中大幅提高接收機的指標。
       高溫超導材料可用來制作很多微波器件，如：超導濾波器、超導低噪放、超導超低相噪X波段振蕩器、信道化超導濾波器組、快速調諧超導濾波器、超導固定延時線等。
       超導薄膜具有很小的表面電阻，在微波頻率范圍內，比在相同條件下的銅表面電阻要低 10~1000倍。因此高溫超導材料一經發現很快就被用于制作可代替傳統笨重的金屬諧振腔的微波濾波器。相對于傳統金屬諧振腔濾波器，超導濾波器在帶內插損、帶外抑制以及帶邊陡度等方面具有明顯優點。
       高溫超導濾波器五大優勢：通帶損耗很小(0.1dB左右)；阻帶抑制很大(噪聲系數小，0.5dB左右)；邊帶陡峭(過渡帶很窄-好于-10dB/MHz)；可以制成極窄帶濾波器(常規濾波器的相對帶寬做到2%就已十分吃力，而超導濾波器的相對帶寬可以達到0.2%以下)；自身體積小、重量輕。
       1、移動通信，高溫超導濾波器是解決基站干擾的最有效方法
       超導濾波器應用到移動通信基站接收機的輸入端，可以有效地抑制各種類型的，包括鄰近通帶邊緣僅1.5MHz的干擾，從而降低帶內互調干擾和底噪聲，提高信號傳輸質量和容量。
利用導體在-200℃時，表面電阻近似為零的特性制成的濾波器，Q值可達10萬，高于目前采用腔體濾波器的Q值20倍。因此具有極小的通帶插損(<0.1dB)，極高的阻帶抑制(>60dB)和極陡峭的過渡帶(最高可達-100dB/400KHz)。
       同時在超導濾波器之后配備有在超低溫工作條件下的低噪放(LNA)(增益：12dB)，具有極低的噪聲系數(<0.5dB)，用它作為基站接收機的射頻前端設備，能徹底抑制基站接收機的各種干擾，提高了接收機的靈敏度，解決了移動通信上行信號弱的瓶頸問題。而且超導濾波器安裝在基站主接收機和分集接收機上，因此不影響分集接收抗多徑衰落的功能。
       高溫超導濾波器由于工作溫度低，需要深度制冷(目前大部分超導濾波器使用的是。主要包括高溫超導濾波放大電路、深度制冷系統、精確控制系統、真空絕熱系統四部分。
       通常在有用信號通帶相鄰處產生較強的干擾時，現有基站常規腔體濾波器無法抑制該干擾。該干擾信號進入基站接收機后，由于基站接收機輸入部份的低噪放(LNA)和混頻器產生的非線性互調失真，將會使互調產物落在接收機有用信號帶內，對接收機形成無法濾除的干擾。輕者使帶內底噪聲增加，信號傳輸質量下降；重者將會使通信中斷。
       超導濾波器，因為用了-200℃低溫狀態下的低噪放，提高接收機靈敏度3 dB，根據實測，覆蓋半徑可擴大22%左右，覆蓋面積可以擴大45%左右。而且移動信號對室內的滲透率也會增加；提高接通率20%～35%，降低掉話率20%～60%；網絡規劃時，減少基站數量，降低網絡建設成本。
超導濾波器有很優秀的抗干擾功能，降低了帶內底噪聲。降低了底噪聲造成的容量損失，從而提高原有基站容量的有效利用。這是解決城市原有基站增加容量有效方法。
       我國移動通信已經全面邁進3G時代，而3、4G網絡對射頻系統提出了更高的要求。隨著超導濾波器國產化進一步加深，其成本將進一步降低，相信超導濾波器必將為3、4G通信網絡的發展作出貢獻。隨著3、4G用戶的不斷增加和3、4G基站的不斷增加，3、4G各網信號間的相互干擾必然會不斷加劇，我們除了在3、4G發射端需要加強濾波之外，同等重要的是在3、4G各基站接收機也必須加強濾波，降低多網間互調干擾。超導濾波器，近似理想狀態的“磚型”濾波器特性，是解決基站接收方面互調干擾的最佳方案。
       2、衛星通信，高溫超導濾波器成為衛星通信最主要器件之一
       高溫超導濾波器和子系統一出現，立即引起空間技術部門的關注。1988年，美國以海軍牽頭提出了高溫超導空間實驗計劃。該計劃共分3個階段，每階段都有色彩鮮明的內容和任務，計劃的英文縮寫是NRL HTSSE。
       進入21世紀后，美國宇航局(NASA)列出了作為實現21世紀戰略目標的關鍵技術，共9大類13項，其中以高溫超導濾波器和低噪聲放大器為核心的“低溫接收機前端”也被列入其中，用于空間數據傳輸。
       通過已進行的實驗，以為國外已經在衛星通信的實際使用情況來看：將衛星用常規金屬濾波器和高溫超導子系統分別接入衛星接收機的前端，使用高溫超導濾波器子系統可以大幅度地降低衛星接收機的噪聲，顯著提高衛星接收機的靈敏度和抗干擾能力。高溫超導濾波器聯機系統的噪聲溫度僅為金屬濾波器聯機系統的27%；采用高溫超導技術可以明顯減小接收系統的噪聲，這一事實對衛星通信系統有著重要意義；對衛星上來說，可以提高有效功率資源的利用，對地面來說，能減小地面設備的發射功率，特別是對地面移動式用戶機的應用，發射功率的減少能減輕設備的體積和重量。
       我國已初步形成了返回式遙感衛星系列、“東方紅”通信廣播衛星系列、“風云”氣象衛星系列、“實踐”科學探測與技術試驗衛星系列、地球資源衛星系列、北斗星導航衛星系列等六大衛星系列。
       對于更為實際的導航衛星，對超導器件的使用也隨著技術的推進，加快步伐。北斗導航衛星的成功發射，標志著北斗區域衛星導航系統的基本系統建設完成，我國自主衛星導航系統建設進入新的發展階段。同時，高溫超導子系統在射電天文領域的應用也極其廣泛，英國跟荷蘭是全球最早在射電天文系統中加入超導子系統接收前段來達到抗干擾的理想化效果。
       3、雷達、反導，高溫超導子系統軍用價值毋庸質疑
       高溫超導濾波器具有極低的插入損耗和極優的頻率選擇性而且兼有平面器件小型化的優點，若把超導濾波器用于武器裝備的接收機前端上，能大幅度提高接收系統的靈敏度、信噪比和抗干擾能力；還可增加雷達系統的探測距離，加長預警時間，增加通信系統的通信距離和抗干擾能力，提高導彈系統的制導精確度。超導濾波器是目前在軍事上應用領域最廣泛的器件，也是研究最為成熟的器件之一；高溫超導多工(路 )器應用在通信衛星上可減小其50 %以上的體積和重量；高溫超導延遲線、高溫超導開關濾波器組在雷達和電子對抗領域有著重要的應用價值。
       高溫超導濾波器和子系統在雷達和制導技術中也同樣發揮了重要作用。20世紀90年代，美國加州的超導技術公司(STI)曾研制一種高溫超導濾波器庫，該濾波器庫由32個超導帶阻濾波器組成，所控制的頻帶從8.5GHz到10.5GHz。這套系統是作為雷達抗干擾的重要部件，可以根據電子對抗瞬息萬變的實際情況，用光纖和光學開關控制濾波器的通斷，實現阻帶快捷跳變，在機載預警雷達中發揮了十分重要的作用。美國噴氣推進實驗室制作的含有超導子系統的下變頻接收機，工作頻率7.5GHz，帶寬300MHz，噪聲系數只有0.7dB，尺寸為17×8×2.5㎝3，該裝置顯著地提高了巡航導彈制導系統的性能。利用高溫超導子系統提高雷達和制導微波接收機的性能，其軍事和經濟價值是毋庸置疑的。
       四、資源稟賦 需深化超導產業化推廣
       高溫超導材料的研究從20世紀80年代開始一直沒有停歇過，而從超導材料使用的原材料情況來看，不論是BSCCO/2223系(鉍系合金-第一代超導材料)，還是YBCO/123(釔系合金-第二代超導材料)，都需要使用中國具有優勢資源的稀有小金屬為主要原材料。特別是第二代YBCO中的稀土釔是中國具有戰略性資源的重稀土主要成份，我國稀土釔的全球儲量占比高達41%，而對于鋇礦我國擁有全球43%的儲量占比；而對于鉍，中國有75%的資源占比，同時，我們也掌握了全球49%的鍶礦產量。我們認為隨著戰略新興產業規劃推動(超導技術已列入戰略新興產業規劃中)，中國擁有資源優勢的相關產業鏈將會在未來10年得到深化發展。
       而對于第二代超導材料，我們也可以理解為REBCO(稀土系)，從超導材料的科學角度來說YBCO中的釔是可以用其它稀土元素替代的，但是從目前的材料發展情況來看，目前能出現大規模運用的只有YBCO。
       我國在鉍系帶材、釔系大面積雙面薄膜、釔系新型涂層帶材、釔系準單疇塊材和高溫超導電纜等方面，其技術發展水平與國際水平相當或相近，某些方面甚至處于國際領先水平。
       近年來第二代高溫超導帶材的研究成為國內外超導研究的熱點。我國在“8 6 3”計劃的支持下，已初步實現了第二代帶材的動態制備，數十厘米長的帶材的超導臨界電流達到40A。在高溫超導單疇塊材方面，我國在材料制備工藝上有知識產權，與國際先進水平的差距較小。而德國THEVA公司的多元反應共蒸合成法技術，可生產出了直徑3英寸以上的超導薄膜，最大直徑可達8英寸。使得中國的各實驗室在釔系2英寸雙面薄膜制備水平與國際水平相當。
       同時，我國還在國外技術封鎖的情況下，實驗室里研制出了2英寸雙面鉈超導播磨，為未來在超導技術中的核心材料方面提供了有力的保障。
       目前，超導市場的潛在規模達到2000億元，其中核心的超導材料占比30%-40%，市場規模約800億元左右，預計圍繞超導概念的炒作會繼續延伸至超導材料、超導限流器等領域。