2026年1月,中国科学院物理研究所发布了一份具有里程碑意义的文件——《2025年度REBCO高温超导带材战略研究报告》。这是国际上首个聚焦高温超导带材发展的战略研究报告,首次系统凝练出阻碍REBCO带材走向大规模应用的“十个关键科学技术问题”。
这份报告对于像宁波市甬程金属材料科技有限公司这样的产业链上游企业具有重要的指导意义。报告指出,尽管REBCO高温超导带材已进入商业化初期,但整体性能仍有很大提升空间。作为一种多层复合结构(合金基带/缓冲层/超导层/保护层),每一层的性能瓶颈以及层间的匹配问题,是目前制约发展的核心。
在基带层面,报告提出的核心问题是:“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?”当前商用哈氏合金基带的屈服强度约为650MPa(77K),但在面向未来40T以上的极高场磁体时,其机械性能面临严峻挑战。高场强带来的巨大电磁力,要求基带具有1200MPa以上(77K)的屈服强度和优异的抗循环载荷能力。然而,现有材料的性能提升已接近本征极限。
这一问题的提出,为甬程金属等材料企业指明了技术攻关方向。为了满足下一代高场超导磁体的需求,企业需要在合金成分设计上寻求突破。甬程金属与安徽工业大学联合研发的专利(公开号CN118398273A)中,通过在哈氏合金中添加V(钒)、Co(钴)、W(钨)等元素,优化Cr、Mo、Fe的比例,旨在提升材料的综合力学性能。这种探索正是对行业共性难题的积极回应。
报告还关注了缓冲层与超导层的界面问题。由于缓冲层通常为绝缘体,其低热导率限制了超导层热量的快速扩散,影响了带材的稳定性。同时,在极薄厚度条件下如何保持缓冲层织构的稳定性,也是产业化过程中的难点。
对于甬程金属而言,虽然不直接生产缓冲层和超导层,但基带的表面质量和尺寸精度直接影响着后续IBAD(离子束辅助沉积)等工艺的稳定性。如果基带的厚度公差过大或表面存在微观缺陷,就会导致缓冲层织构退化,造成千米级长带性能的不均匀波动。
通过解读这份报告,我们可以清晰地看到,高温超导的产业化是一场涉及全产业链的协同创新。基带制造商需要与超导带材生产商紧密合作,针对聚变、电力等不同应用场景,定制化开发具有更高强度、更好表面质量和热稳定性的基带产品。这不仅是技术挑战,更是推动中国超导产业迈向成熟的必经之路。
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