报告发布与核心意义 - 中国科学院物理研究所于1月26日正式发布《2025年度REBCO高温超导带材战略研究报告》，这是国际首个聚焦该领域发展的战略研究报告 [1] - 报告系统梳理了全球REBCO高温超导带材的研发、产业化与应用现状，并首次凝练提出该领域面临的十大关键科学技术问题，为实现大规模应用提供了清晰路线图 [2] 高温超导材料特性与应用潜力 - 超导材料具有零电阻和完全抗磁性等特性，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 [3] - 传统超导材料需在极低的液氦温度(-269℃)下工作，成本高且依赖稀缺氦资源，应用长期局限于大型科研装置和高端医疗设备等少数领域 [3] - REBCO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 [5] - 自2006年实现商业化制备以来，REBCO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 [5] 主要应用方向与技术重点 - 应用主要集中在电力系统与磁体系统两大方向 [5] - 在电力系统中，REBCO带材可用于制造超导电缆和故障限流器等装备，超导电缆适合城市电网升级改造，故障限流器能保障电网安全，当前技术重点在于提高带材载流能力、保证长距离性能均匀、降低损耗并控制成本 [5] - 在磁体系统中，REBCO带材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要求很高 [5] - 未来，随着应用场景需求细化，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 [5] 十大关键科学技术问题 - 报告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，贯穿基带、缓冲层到超导功能层的整个材料体系 [6] - 问题一：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 [6] - 问题二：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 [6] - 问题三：在极薄厚度条件下如何实现离子束辅助沉积织构的稳定性和长带均匀性控制 [6] - 问题四：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 [6] - 问题五：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] - 问题六：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 [6] - 问题七：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 [6] - 问题八：如何提升金属有机化合物化学气相沉积法系统的稳定性以保证带材性能的一致性 [6] - 问题九：如何厘清金属有机化合物化学气相沉积法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 [6] - 问题十：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 [7] - 这十大问题源自对产业链从研发到应用的全链条深入调研，通过逐层剖析材料结构找出性能瓶颈与层间匹配难点，并对照核聚变、超导电网等国家重大需求，明确了从“能用”到“好用”所需攻克的具体方向 [7] 行业现状与未来攻关方向 - 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 [8] - 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 [9] - 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 [9] - 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 [9] - 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，以满足各领域日益增长的规模化应用需求 [9] - 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，旨在汇聚创新力量，推动中国在该领域实现从跟随到并行、最终迈向引领的跨越 [11]