首次提出"十大关键科学技术问题"——中国科学院物理研究所发布《2025年度REBCO高温超导带材战略研究报告》

中国日报1月26日电（记者 李梦涵）近日，中国科学院物理研究所正式发布《2025年度REBCO高温超导带材战略研究报告》。这是国际首个聚焦高温超导带材发展的战略研究报告，系统梳理了稀土钡铜氧（REBCO）高温超导带材在全球范围内的研发、产业化与应用现状，并首次凝练提出了该领域面临的"十大关键科学技术问题"，为实现高温超导材料的大规模应用提供了清晰的路线图。

超导材料具有零电阻和完全抗磁性等非凡特性，被视为21世纪极具战略价值的前沿材料，在能源、交通、医疗、科研等多个关键领域有广阔应用前景，是推动未来技术突破的重要基石。然而，传统超导材料需要在极低的液氦温度（-269℃）下工作，制冷成本高且依赖稀缺的氦资源。因此，过去几十年里，超导技术的应用一直局限于大型科研装置（如粒子加速器）和高端医疗设备（如核磁共振仪）等少数领域。

而以REBCO为代表的高温超导材料的临界温度高于液氮温度（-196℃），制冷成本大幅降低，同时在承载电流和抵抗磁场方面性能显著提升，为更大规模应用奠定了基础。自2006年实现商业化制备以来，REBCO高温超导带材在磁约束核聚变、高端医疗设备、大科学装置及超导电力设备等多个领域展现出重要应用潜力。整体来看，其应用主要集中在两大方向：电力系统与磁体系统。

在电力系统中，REBCO带材可用于制造超导电缆和故障限流器。超导电缆能在液氮温度下实现大电流、低损耗输电，尤其适合城市电网升级改造；故障限流器能在电网短路时迅速限制电流，保障电网安全。当前技术重点在于继续提高带材的载流能力、保证长距离性能均匀、降低损耗并控制成本。

在磁体系统中，REBCO带材凭借其强磁场下载流能力强的特点，可应用于核聚变装置、高场磁共振成像、超导电机等重要设备。这些应用对材料的机械强度和稳定性提出了很高要求。未来，随着不同应用场景对材料性能的需求日益细化，发展"按需定制"的超导带材将成为推动其规模化应用的关键。

尽管REBCO高温超导带材已进入商业化初期，但性能仍有很大提升空间。当前高温超导带材是由合金基带、缓冲层、超导层和保护层组成的多层复合结构。未来发展的关键在于，系统推进材料、工艺与应用的协同创新，具体体现在：针对超导层，需优化内部结构以增强其在磁场中的载流能力；围绕基带、缓冲层和保护层，要着力改善强度与韧性的平衡、结构传导效率以及层间界面结合等问题；同时，必须发展可规模化、一致性高的制备工艺，实现带材的低成本、批量稳定生产，从而满足各领域日益增长的规模化应用需求。

更重要的是，报告还首次系统凝练出阻碍REBCO带材走向大规模应用的十大关键科学技术问题。这些问题贯穿基带、缓冲层到超导功能层的整个材料体系，是连接基础研究与工程应用的"枢纽"，攻克它们需要材料、物理、工程等多学科的深度协同。

"这十大关键问题源自我们对产业链从研发到应用的全链条深入调研。我们通过逐层剖析REBCO带材的结构，找出每一层材料的性能瓶颈与层间匹配难点；同时对照核聚变、超导电网等国家重大需求，分析现有材料与实际应用之间的差距，从而明确了从'能用'到'好用'所需攻克的具体方向。"中国科学院物理研究所所长方忠院士说。

"这份报告的发布，为中国高温超导领域明确了关键攻关方向与实施路径。"中国科学院物理研究所副所长程金光研究员说，"我们希望通过揭示这些核心科学技术问题，汇聚各界创新力量，协同突破，推动我国在高温超导领域实现从跟随到并行、最终迈向引领的跨越。"

来源：中国日报网