本课程将以“超导应用技术”为主题，以超导材料在不同领域（电力、医疗、高能物理、精密仪器等）的应用范例为教学主线，从介绍现代超导材料的发展开始，以专题的形式逐步展开，每一章节将围绕一类超导应用设备进行详细介绍。本课程将着重介绍产业化前景最为明朗的高温超导材料在电力系统中的应用，如超导电缆、电机、限流器等电力设备。专题的内容将涉及该超导设备的各学科知识融合在一起加以讲解，旨在为学生剖析在同一应用范例中，不同学科研发内容的侧重点和他们之间相互依存和影响的关系。本课程还将为学生提出各领域内有待解决的科学问题，启发学生拓宽思路，建立交叉学科的思维方法，探索解决问题的途径。本课程的教学内容（36学时）将以超导材料的不同应用领域为主线，选取若干种最具代表性的超导设备构成每一章节的主体，并重点讲解可应用于现代智能电网的高温超导电力设备。本课程的知识覆盖面从材料角度将包括低温超导到第一代和第二代高温超导材料；从电力应用角度将包括超导电缆、电机、限流器、储能器、变压器等众多超导电力设备；从低温制冷角度将包括液氦、液氮和非液体冷却等多种制冷方式；从物理学角度将涵盖几种最经典的超导物理模型。

1)超导体的基本特性 （4学时）本章节为超导领域的最基础内容，主要分析讲解超导的物理特性，超导材料的基本电磁、热学、和物理特性。讲解超导体的零电阻特性，完全反磁性（Meissner Effect）和部分反磁性（Critical State），超导钉扎效应（flux pinning）以及超导体在温度和外加磁场变化时特性的改变。2)超导材料的发展 （2学时）本章节将介绍超导材料的发现，发展和演变的过程。包括低温超导体、第一代高温超导材料和第二代高温超导材料，MgB2和铁基超导材料等。介绍不同种超导材料的制备工艺和性能上的差异，介绍不同物理结构的超导材料（带材、块材、线材）的特点和各自适用的应用场所。3)超导块材应用 （4学时）从本章节开始，课程将围绕超导应用设备的主线按类别逐一介绍。从几何结构相对简单，电磁特性相对容易理解的超导块材的应用开始，介绍块材在高温超导磁悬浮轨道交通中、飞轮储能系统中、超导电机中的应用。介绍超导块材的制备工艺，提升块材性能的途径，块材的充磁方法，退磁效应等。4)超导电缆 （6学时）从本章节开始将陆续介绍若干种受关注广泛、示范项目多的超导电力设备。课程进度将按照设备的复杂程度逐步展开，从最简单直观的超导电缆开始，介绍超导电缆的结构、运行特性、应用前景、以及有待解决的问题。介绍超导电缆的“冷绝缘”和“热绝缘”两种制冷和绝缘系统，不同电压等级的超导电缆出线端子的设计，和超导电缆运行保护装置。5)超导电机 （4学时）本章节将重点介绍超导电机的发展和应用。回顾第3章节中介绍过的超导块材电机，通过优越性与局限性的对比引申出采用超导带材制造的超导电机。重点讲解超导电机在风力发电、船舶动力和新能源汽车等领域的应用。本章节将介绍电机超导励磁绕组的设计，工作温度的选择，制冷系统的结构以及限制超导电机性能提升的若干制约因素。6)超导储能，磁体和变压器（4学时）这一章节中介绍的超导电力设备同属磁体类超导设备，其结构的主体均为一超导线圈，因此归纳在同一章节中介绍。本章节将从超导磁体开始，介绍利用超导线圈产生强磁场的方法，介绍不同温度范围、选用不同材料的超导磁体性能和价格的差异，影响磁体性能的因素等。在了解了超导磁体的基础上，将内容引申至高温超导储能器和变压器，介绍超导储能装置的结构、原理和应用前景，超导变压器和传统变压器相比的优越性，本领域当前国际发展动态和有待解决的科学问题。7)超导限流器（6学时）超导限流器是一款独特的超导电力设备，且不具备与之相应的传统电力设备。超导限流器种类多样，运行原理也相对复杂，但应用前景广阔，最接近实用化，因此作为超导电力设备部分的最后一个专题进行详细讲解。本章节将介绍包括电阻型，桥路型，饱和铁芯型，混合型等多种超导限流器。内容包涵各种限流器的运行原理、设计方法、制冷系统、和当前国际发展动态。8)其他超导非电力设备 （2学时）超导材料除在电力系统中有广泛应用以外，还被应用在国民经济的许多领域，这一章节将围绕几个应用最为广泛的超导非电力产品进行介绍。磁共振成像和粒子加速器中的超导磁体有共通性，这两个场合均要求强度大、均一度高的磁场，因此可归纳在一起进行讲解。9)考核和答辩 （4学时）安排学生小组以演讲、答辩的形式进行考核，详见“考核要求”。

本课程由于教学内容涉及电气、物理、材料、低温、机械等许多学科，如采用传统的笔试考核方法很难照顾到不同学科背景的学生的差异。因此，本课程将采用团队合作完成项目的形式进行期末考核。在课程开展初期就将学生分成若干小组，保证每个小组中均有来自不同专业的学生。通过课程的学习在期末每个小组将在助教的指导下以团队合作的形式完成一个超导领域的项目研发申请书（题目自拟，鼓励来自不同学科的学生集思广益，开展交叉学科的研究），并进行汇报演讲和答辩，每个小组内将明确各个学生的分工。任课教师邀请评审老师参加学生答辩并根据项目研发申请书的内容，演讲汇报情况，答辩情况进行综合评分。评分包括小组分数和个人分数两部分，小组分数由整个项目的完成水平而定，个人分数则根据该学生在项目中的分工和完成情况而定。

• 《高温超导体及其强电应用技术》，金建勋，冶金工业出版社“High Temperature Superconductors (HTS) for Energy Applications”，Z. Melhem ，Woodhead Publishing Series in Energy“Theory Of High Temperature Superconductivity: A Conventional Approach” Mishonov Todor M et al