瞄准大规模应用：中国首发高温超导发展路线图

来源：光明日报

中国科学院物理研究所近日发布《2025年度REBCO高温超导带材战略研究报告》（以下简称“报告”），这是国际上首份针对高温超导带材发展的系统性战略报告。报告首次提出了阻碍其大规模应用的“十大关键科学技术问题”，为我国高温超导技术从实验走向普及提供了清晰的“攻关地图”。

什么是高温超导材料？“简单来说，超导材料是一种能在特定条件下实现‘零电阻’导电和完全抗磁的先进材料。传统超导材料需要在极低的液氦温度（约零下269℃）下工作，成本高昂。”中国科学院物理研究所副所长程金光说，REBCO（稀土钡铜氧）高温超导带材的临界温度高于液氮温度（约零下196℃），制冷成本大幅降低，且载流和抗磁性能更强，因此被视为推动超导技术走向更广应用的关键。

据程金光介绍，自2006年实现商业化以来，REBCO带材已在多个重要领域展现潜力，主要包括两大方向：

一是电力系统，可用于超导电缆和以故障限流器为代表的超导电力装备。超导电缆能在液氮冷却下实现高效、低损耗输电，适合城市电网改造；故障限流器则能在电网短路瞬间迅速限流，提升电网安全性。

二是磁体系统，因其在强磁场下仍能保持高载流能力，被用于核聚变装置、高场磁共振成像（MRI）、超导电机等高精尖设备，对材料的强度、稳定性要求极高。

报告指出，该材料是一种多层复合结构，未来需要围绕超导层、缓冲层、基带等各层材料进行系统优化，并发展可规模化、一致性高的制备工艺，实现低成本、批量稳定生产。

“尽管已进入商业化初期，但当前REBCO带材性能仍有很大提升空间。”程金光说。

“我们逐层分析材料结构，对照核聚变、电网升级等国家重大需求，找出了从‘能用’到‘好用’必须攻克的具体难题。”中国科学院院士、中国科学院物理研究所所长方忠表示，这次提出的十大科学问题贯穿材料研发到应用全链条，是连接基础研究与工程应用的“枢纽”。

方忠指出，随着材料性能不断提升和制备工艺逐步成熟，高温超导技术有望在未来能源、医疗、交通及大科学装置等领域发挥更大作用，成为支撑未来科技与产业发展的重要基石。

“希望通过揭示这些核心问题，汇聚各界创新力量，推动我国在高温超导领域实现从跟随到引领的跨越。”中国科学院院士、中国科学院电工研究所研究员王秋良说。

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十大关键科学技术问题

1.如何大幅提升合金基带的屈服强度与疲劳耐受性以满足高场应用需求？

2.如何突破各缓冲层材料在电学和热学性能方面的固有局限性？

3.在极薄厚度条件下如何实现IBAD织构的稳定性和长带均匀性控制？

4.高速沉积环境下，不同帽子层的生长动力学及调控机理是什么？

5.如何提升帽子层与超导层之间的结合强度和力—电综合性能？

6.如何建立针对不同工艺的钉扎中心形成理论，定制化适配不同应用场景的高性能REBCO带材？

7.如何阐明“激光参数—等离子体羽辉—薄膜生长”的跨尺度物理机制，并构建可预测、可调控的工艺模型？

8.如何提升MOCVD系统的稳定性以保证带材性能的一致性？

9.如何厘清MOCVD制备中的多物理场耦合机制以提高超导层厚度和成分均匀性？

10.如何通过新材料与新结构突破当前REBCO带材的成本与性能瓶颈？