一块指甲盖大小的金属,竟能承受住19吨重量!
这项足以载入史册的重大突破,将为终极能源——人造太阳安上一颗强大的中国心,彻底打破国外长期的技术垄断。该成果由中国科学院金属研究所的戎利建研究员团队主导,相关消息刚刚在各大媒体发布。这不仅是中国清洁能源领域迈出的关键一步,更可能开启一个由超导技术引领的全新时代。
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托卡马克是目前主流的人造太阳核聚变装置,利用磁场来约束高达1亿度的等离子体。要造出这个“磁笼”,就必须用上一种“魔法材料”——超导体。
普通电线在大电流下会发热,甚至烧毁,能量损耗巨大。而超导体在特定低温下,电阻会神奇地变为零,电流可以毫无损耗地通过,从而产生稳定而强大的磁场。可以说,没有超导,就没有“人造太阳”。
然而,第二代高温超导材料(HTS)虽然性能逆天,但它本身是一种脆得像陶瓷一样的玩意儿,根本没法像铜线一样拉成线圈。怎么办?
既然不能直接用,那就把它“贴”在别的东西上!
于是,一个绝妙的方案诞生了:把只有1微米厚(比头发丝还细几十倍)的超导层,像贴膜一样,一层一层地“生长”在一条柔韧的金属带上。这条金属带,就是整个超导带材的“地基”和“骨架”。
这就像做千层蛋糕,地基歪了,上面再好的奶油和水果都得塌。戎利建研究员的比喻一针见血。
这块“地基”的要求,简直苛刻到了变态的程度:
- 要绝对强韧:在强磁场中,它要承受巨大的电磁力拉扯,不能有丝毫变形。
- 要耐得住“烤”:制造过程中,它得经受近900℃的高温“炙烤”而面不改色。
- 要绝对纯净:内部不能有任何杂质,否则杂质会像“毒药”一样,毁掉上面的超导层。
- 要光滑如镜:它的表面粗糙度必须小于20纳米,比镜子还光滑无数倍,为超导层的完美生长提供一个原子级的平台。
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满足所有这些条件的,是一种名为“哈氏合金C276”的超级材料。然而,多年以来,这种顶级的“地基”材料,我们只能依赖进口。这不仅意味着价格昂贵、供货周期漫长,更意味着我们人造太阳这个国家级战略工程的命脉,被别人牢牢攥在手里。
万事俱备,只欠东风,而这阵“东风”,我们自己却造不出来。
面对这个“卡脖子”难题,中科院金属所的戎利建团队,这群中国的“铸剑师”,站了出来。
他们花了近20年的时间,磨一剑,利一刃。最终,通过自主研发的纯净化制备技术,成功攻克了超纯哈氏合金的吨级工业化制备难题。
这还不够!他们还必须解决如何将这种又硬又韧的超级合金,加工成超薄、超长带材的世纪难题。经过无数次尝试,他们终于做到了!
- 厚度:仅0.046毫米,比一根头发丝还细。
- 长度:超过2000米,是进口标准的两倍!
- 表面:光滑如镜,粗糙度小于20纳米,远优于进口标准。
- 强度:在-196℃的液氮低温下,抗拉强度超过1900兆帕——这就是文章开头“指甲盖大小承受19吨重量”的由来,比进口材料强了近50%!
这块国产“地基”,比德芙还丝滑,比钻石还坚挺。它不仅是合格的“进口替代”,更是全方位的“性能超越”!
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这项突破的意义,早已超越了实验室的范畴。
目前,国产基带已在国内多家超导企业完成验证,并成功制备出世界一流水平的高温超导带材。中科院金属所更是与行业龙头“东部超导”达成了20吨的供货协议。这意味着,我们的“地基”已经从样品,变成了可以大规模供应的工业产品。
人造太阳的“地基”稳了,中国的聚变能源之路,从此可能一片坦途。
但这,仅仅是开始。高温超导技术,是一个平台级的未来科技。有了稳定、低成本、高性能的国产核心材料,它的应用将无处不在:
- 能源:零损耗的超导电缆,将彻底改变城市电网。
- 交通:更高效的磁悬浮列车、电动飞机、全电船舶。
- 医疗:更清晰、更小巧的核磁共振设备。
- 科研:更强大的粒子加速器,探索宇宙最深处的奥秘。
今天,我们为人造太阳打下了一块坚实的地基;明天,这块地基将撑起一个全新的高科技产业,托举我们走向更广阔的星辰大海。
参考文献
- 科技日报. (2025-10-28). 我国制备出“人造太阳”关键核心材料.
- 国家科技基础条件平台. (2025-10-29). 我国在可控核聚变关键材料领域取得重要进展.
- Gong, X., et al. (2018). Progress of the CFETR design.IAEA Fusion Energy Conference.
- Selvamanickam, V., et al. (2011). Progress in Performance Improvement and New Research Areas for Cost Reduction of 2G HTS Wires.IEEE Transactions on Applied Superconductivity.
- Haynes International. (2024). HASTELLOY® C-276 alloy Technical Data Sheet.
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