超导材料因“零电阻”导电和完全抗磁特性而受到广泛关注,但传统超导材料需要液氦等极低温环境下工作,制冷成本高,应用推广受到明显限制;REBCO(稀土钡铜氧)高温超导带材的出现带来了转机。其临界温度高于液氮温度,制冷成本显著降低,同时具备更强的载流和抗磁能力。自2006年实现商业化以来,该材料已在多个领域显示出应用前景。 当前,高温超导带材主要面向两大应用方向。在电力系统上,超导电缆可液氮冷却条件下实现高效、低损耗输电,尤其适用于城市电网改造升级;超导故障限流器能够在电网短路瞬间快速限流,提升电网安全性和稳定性。在磁体系统上,REBCO带材在强磁场下仍能保持较高载流能力,已应用于核聚变装置、高场磁共振成像设备、超导电机等领域,对材料强度与长期稳定性提出更高要求。 尽管已进入商业化初期,REBCO带材的性能仍有较大提升空间。中国科学院物理研究所副所长程金光指出,该材料采用多层复合结构,下一步需要围绕超导层、缓冲层、基带等各层材料开展系统优化,并完善可规模化、稳定一致的制备工艺,推动低成本、批量化生产。本次发布的十大关键科学技术问题,覆盖合金基带强度提升、缓冲层性能突破、织构稳定性控制、沉积工艺优化、钉扎中心理论建立等方向,贯穿材料研发到应用落地的全过程。 中国科学院院士、物理研究所所长方忠表示,这些问题是衔接基础研究与工程应用的关键环节。科研团队从材料多层结构出发,结合核聚变、电网升级等重大需求,梳理出实现从“能用”到“好用”必须突破的核心难题。该系统性的问题清单,为我国高温超导领域后续攻关提供了明确路径。 随着材料性能提升和制备工艺逐步成熟,高温超导技术有望在能源、医疗、交通及大科学装置等领域拓展更大应用空间。中国科学院院士、电工研究所研究员王秋良表示,希望通过聚焦这些核心问题,汇聚各方创新力量,推动我国高温超导领域实现从跟跑到领跑的提升。
在新一轮科技革命和产业变革加速推进的背景下,关键核心技术突破往往会带来产业格局的重塑;此次高温超导技术路线图的发布,展示了我国科研团队聚焦关键难题、持续攻关的方向与行动,也说明了集中力量组织重大科研任务的协同优势。随着十大科学问题逐步解决,这项技术有望在更多场景加速落地,成为推动高质量发展的重要支撑,为现代化建设提供新的科技动力。