首个高温超导带材发展战略研究报告发布——明确稀土钡铜氧从“能用”到“好用”路线图

来源：科技日报

1月26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，全面梳理了稀土钡铜氧（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亟待解决的“十大关键科学技术问题”，为推动高温超导材料实现大规模应用提供了清晰路线图。

超导材料具有零电阻和完全抗磁性的独特性质，被视为21世纪极具战略价值的前沿材料，在能源、交通、医疗、科研等领域展现出广阔应用前景，是支撑未来科技突破与产业升级的重要基石。

然而，传统超导材料通常需要在极低的液氦温度（-269℃）下工作，制冷成本高昂且依赖稀缺的氦资源，这限制了其大规模应用。过去几十年里，该材料的应用局限于大型科研装置和高端医疗设备等少数领域。REBCO高温超导材料的出现改变了这一局面。该材料的临界温度高于液氮温区（-196℃），制冷成本显著降低，同时在高磁场下仍能保持优异的电流承载能力，为实现更广泛的实际应用奠定了基础。

报告显示，2006年实现商业化制备以来，REBCO高温超导带材已在磁约束核聚变、高端医疗成像、大型科研装置及超导电力设备等多个重要领域展现出巨大潜力。整体看，REBCO带材的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带材主要用于超导电缆和以故障限流器为代表的超导电力装备。超导电缆能在液氮温区实现大容量、低损耗输电，特别适用于城市电网升级与扩容；故障限流器则可迅速抑制电网短路电流，提升电网安全性与稳定性。

在磁体系统中，REBCO带材基于其强磁场下载流能力强的优势，可应用于核聚变装置、高场磁共振成像、超导电机等高端装备。这类应用对材料的机械强度、疲劳特性及运行稳定性提出了极高要求。

尽管REBCO带材已步入商业化初期，但其整体性能仍有很大提升空间。该材料是一种由合金基带、缓冲层、超导层和稳定层组成的多层复合结构，未来发展需系统推进材料、工艺与应用的协同创新。

“具体而言，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。”中国科学院物理研究所副所长程金光说。

值得关注的是，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。“这十大关键问题源自我们对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。”程金光说，“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。”