实验室的故事|上海超导实验室硬刚“卡脖子” 拿下 7 个全球第一

从实验室到生产线，是科技成果特别是前沿技术转化的最难一公里。一层薄如蝉翼的超导新材料，却让“最难一公里”变成了中国超导领先国际的“最先一公里”。

位于张江的上海市高温超导材料与应用技术重点实验室本身就是一座现代化的新材料创新工厂——上海超导科技股份有限公司。近日，上海超导研发及生产的第300块自制超导靶材下线，成功实现全材料系统国产化。

创新思维从小萌芽

在张江科学城的现代化厂房内，一卷卷纤薄的超导带材正从自主研发的镀膜设备中缓缓送出。这些厚度与A4纸相当的材料，能轻松承载上千安培电流，而同等载流量的铜线则需几根手指般粗壮。这在国际超导领域是一个奇迹。

实验室主任朱佳敏从小就是“动手达人”，黄浦区青少年活动中心是他最爱的去处。六年级时，他迷上了机器人制作，用窗帘管道道做炮管、变压器做电源，硬是造出了能发射“小飞弹”的机器人；为了让机器人轻量化，他给零件打孔，修改齿轮箱结构，还贴上双面胶增加摩擦力，把生活中的常见物品变成了创新的素材。

初中参加乐高机器人摔跤赛时，他更是展现出过人的创新思维。面对清一色的塑料乐高机器人，他巧妙利用规则，用铁皮搭建机身，在比赛中“所向披靡”。学生时代，他已斩获青少年科技创新市长奖提名奖、中国青少年科技创新奖等诸多荣誉，更练就了从电路设计到机械组装的全流程动手能力，“那时候做电路板，要先用在铜箔板上涂油漆、蓝印纸复印电路图、铲油漆、腐蚀、打孔，一个孔打偏就全白费，这培养了我对精度的极致追求。”

危机时刻创新“破题”

2011年，刚本科毕业的朱佳敏加入刚成立的上海超导，彼时高温超导带材还停留在上海交大研发的100米级实验室阶段，产业化面临重重困境。“高温超导材料是硬邦邦的陶瓷，要做成柔性连续长线，就像把石头搓成绣花线。”朱佳敏回忆道。更棘手的是，实验室工艺极不稳定，带材载流量像心电图一样起起落落，良品率仅有30%。而国外设备不仅昂贵，维修还需跨国运输，完全无法满足量产需求。

关键时刻，少年时积累的动手能力和创新思维派上了用场。非材料专业出身的朱佳敏，主动扛起设备研发和产线搭建的重任，“材料要稳定，首先设备得稳定，这和我小时候做机器人是一个道理，零件靠谱、结构合理，才能不出问题。”他带领团队花5年时间，从零开始搭建大型真空镀膜设备，亲手设计电路、优化结构。有一次，为了提高生产效率，他大胆将离子源放大3倍，希望实现“一台顶三台”，虽然后来因物理场非线性问题未能完全如愿，但仍将效率提升了两倍。

图说：实验室主任朱佳带领团队申请的专利超过百余项。

自主研发形成“闭环”

如今的上海市高温超导材料与应用技术重点实验室，堪称全球超导领域的“创新特例”。这里完成了核心装备的国产化与工艺改进，实现了第二代高温超导带材的量产，该材料在全球多个领域得到应用，包括全球电压等级最高的超导限流器、全球首台兆瓦级感应加热装置和全球磁场最高的全超导稳态强磁体‌等。与高校实验室专注基础研究不同，这里形成了“闭环式自主创新”的独特路径——除了超导基础机制不研究，从原材料、核心部件到生产设备、应用配套，所有环节都自主研发。

实验室与产线紧密贴合的厂房里，大几十台自主搭建的真空镀膜设备有序运转，最核心的超导层仅有两微米厚，却要承载上百安培电流，其原子排列精度要求控制在半纳米以内。“我们的实验室就是整个厂区，每一台设备、每一道工序都在创新。”朱佳敏介绍说，实验室采用“设备-材料-应用”一体化研发模式，发现材料问题立刻优化设备，遇到设备故障马上整改。“在这里，传统研发的部门壁垒被颠覆。”

这种独特的创新路径，让上海超导实现了跨越式发展。经过十余年攻关，团队将带材良品率提升至90%以上，年产能达到4000公里，拿下7个全球第一，产品占据全球近40%左右的市场份额。在合肥核聚变装置、美国麻省理工学院的磁体、欧洲核子中心加速器、美国AI算力中心的超导电缆工程等全球顶级项目中，都能看到上海超导的产品。更令人惊叹的是，其高温超导带材在40T磁场下经过十多次过流失超循环后仍能保持性能稳定，这一特性让国际同行直呼“神奇”。“我们用工程化持续创新，把实验室里的‘可能性’变成了产业化的‘确定性’。”朱佳敏自豪地说。

“过去我们依赖进口原材料，性能提升受限，现在自己能改配方，每个月都能测试不同方案，下一代产品性能有望翻倍，且继续保持高一致性量产。”作为由企业主导的上海市重点实验室，上海超导研发的超导材料已广泛应用于电力、磁体、核聚变等领域，为南网打造的“电网保险丝”，在短路时能从0电阻瞬间变为大电阻，填补了大电流等级保护的技术空白；用于感应加热的超导磁体，不仅加热均匀，还能节省一半电费。

与此同时，上海超导还与太钢集团深度合作，帮助对方共同科研、建立标准流程，成功实现超导基带国产化，累计采购量已远超进口；国产靶材，摆脱了对日本产品的依赖；国产离子源，摆脱了对美国产品的依赖；从之前多项进口，到现在国产化已近完成……目前，实验室正在建设新厂房，目标是将12mm宽带材的产能从4000公里提升至万公里级。

“我们要把超导材料价格打下来，让它走进更多民用领域。”据透露，上海超导团队下一步将针对电缆应用优化配方，攻克制冷机、套管等配套设备的国产平价化难题，“中国每年动力电缆市场规模达2000亿，只要我们能占据很小的份额，就也是百亿级市场。”同时，实验室还在参与国家“十五五”规划编写，推动多项超导技术标准制定。未来，这个从上海成长起来的超导技术创新团队，将在全球超导领域书写更多中国传奇。“科学家证明可能性，工匠追求局部精度，我们工程师就是要把控全局，让技术真正落地。”

原标题：《实验室的故事|上海超导实验室硬刚“卡脖子” 拿下 7 个全球第一》

栏目编辑：王蔚

本文作者：新民晚报 马亚宁

题图来源：易蓉

图片来源：易蓉