中国高温超导发展路线：瞄准大规模应用关键技术

来源：光明日报

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中国科学院物理研究所近日发布《2025年度REBCO高温超导带材战略研究报告》（以下简称“报告”），这是国际上首次针对高温超导带材发展的系统性战略报告。报告首次提出了阻碍其大规模应用的“十大关键科学技术问题”，为我国高温超导技术从实验走向普及提供了清晰的“攻关地图”。

什么是高温超导材料？“简单来说，超导材料是一种能在特定条件下实现‘零电阻’导电和完全抗磁的先进材料。传统超导材料需要在极低的液氦温度（约零下269℃）下工作，成本高昂。”中国科学院物理研究所副所长程金光说，REBCO（稀土钡铜氧）高温超导带材的临界温度高于液氮温度（约零下196℃），制冷成本大幅降低，且载流和抗磁性能更强，因此被视为推动超导技术走向更广泛应用的关键。

据程金光介绍，自2006年实现商业化以来，REBCO带材已在多个重要领域展现潜力，主要包括两大方向：

一是电力系统，可用于超导电缆和以故障限流器为代表的超导电力设备。超导电缆能在液氮冷却下实现高效、低损耗输电，适合城市电网改造；故障限流器则能在电网短路瞬间迅速限流，提升电网安全性。

二是磁体系统，因其在强磁场下仍能保持高载流能力，被用于核聚变装置、高场磁共振成像（MRI）、超导电机等高精尖设备，对材料的强度、稳定性要求极高。

报告指出，该材料是一种多层复合结构，未来需要围绕超导层、缓冲层、基带等各层材料进行系统优化，并发展可规模化、一致性高的制备工艺，实现低成本、批量稳定生产。

“尽管已进入商业化初期，但当前REBCO带材性能仍有很大提升空间。”程金光说。

“我们逐层分析材料结构，对照核聚变、电网升级等国家重大需求，找出了从‘能用’到‘好用’必须攻克的具体难题。”中国科学院院士、中国科学院物理研究所所长方忠表示，这次提出的十大科学问题贯穿材料研发到应用全链条，是连接基础研究与工程应用的“枢纽”。

方忠指出，随着材料性能不断提升和制备工艺逐步成熟，高温超导技术有望在未来能源、医疗、交通及大科学装置等领域发挥更大作用，成为支撑未来科技与产业发展的重要基石。

“希望通过揭示这些核心问题，汇聚各界创新力量，推动我国在高温超导领域实现从跟随到引领的跨越。”中国科学院院士、中国科学院电工研究所研究员王秋良说。

十大关键科学技术问题

1. 如何大幅提升合金基带的屈服强度与疲劳耐受性，以满足高场应用需求？

2. 如何突破各缓冲层材料在电学和热学性能方面的固有局限性？

3. 在极薄厚度条件下如何实现IBAD织构的稳定性和长带均一性控制？

4. 高速沉积环境下，不同帽子层的生长动力学及调控机制是什么？

5. 如何提升帽子层与超导层之间的结合强度和力电综合性能？

6. 如何建立针对不同工艺的钉扎中心形成理论，定制化适配不同应用场景的高性能REBCO带材？

7. 如何阐明“激光参数—等离体羽辉—薄膜生长”的跨尺度物理机制，并构建可预测、可调控的工艺模型？

8. 如何提升MOCVD系统的稳定性以保证带材性能的一致性？

9. 如何厘清MOCVD制备中的多物理场耦合机制以提高超导层厚度和成分均一性？

10. 如何通过新材料与新结构突破当前REBCO带材的成本与性能瓶颈？