报告发布与意义 - 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》[2] - 该报告是国际首个聚焦高温超导带材发展的战略研究报告[2] - 报告系统梳理了稀土钡铜氧高温超导带材在全球的研发、产业化与应用现状[2] - 报告首次凝练提出了阻碍该领域发展的“十大关键科学技术问题”[2][4] - 报告为实现高温超导材料的大规模应用提供了清晰的路线图[2] 高温超导材料概述与优势 - 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[2] - 传统超导材料需在-269℃的液氦温度下工作，制冷成本高且依赖稀缺氦资源，应用受限[2] - 稀土钡铜氧高温超导材料的临界温度高于-196℃的液氮温度，制冷成本大幅降低[3] - 稀土钡铜氧带材在承载电流和抵抗磁场方面的性能显著提升[3] - 该材料自2006年实现商业化制备以来，已展现出重要应用潜力[3] 主要应用方向与现状 - 应用主要集中在两大方向：电力系统与磁体系统[3] - 在电力系统中，可用于制造超导电缆和故障限流器[3] - 超导电缆适合城市电网升级改造，能实现大电流、低损耗输电[3] - 故障限流器能在电网短路时迅速限制电流，保障电网安全[3] - 在磁体系统中，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[3] - 这些磁体应用对材料的机械强度和稳定性提出了很高要求[3] 当前性能瓶颈与发展关键 - 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[4] - 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[4] - 未来发展关键在于系统推进材料、工艺与应用的协同创新[4] - 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[4] - 围绕基带、缓冲层和保护层，需改善强度与韧性平衡、结构传导效率及层间界面结合[4] - 必须发展可规模化、一致性高的制备工艺，实现低成本、批量稳定生产[4] - 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规模化应用的关键[3] 十大关键问题的提出与意义 - 十大关键科学技术问题贯穿从基带、缓冲层到超导功能层的整个材料体系[4] - 这些问题是连接基础研究与工程应用的“枢纽”[4] - 攻克它们需要材料、物理、工程等多学科的深度协同[4] - 问题源自对产业链从研发到应用的全链条深入调研[5] - 通过逐层剖析带材结构，找出每层材料的性能瓶颈与层间匹配难点[5] - 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[5] - 从而明确了从“能用”到“好用”所需攻克的具体方向[5]