报告发布与战略意义 - 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，并首次凝练提出该领域面临的“十大关键科学技术问题” [1] - 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 [1] 高温超导材料特性与应用优势 - 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，制冷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] - 稀土钡铜氧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 [3] - 自2006年实现商业化制备以来，该材料在磁约束核聚变、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 [3] 主要应用方向：电力系统 - 在电力系统中，稀土钡铜氧带材可用于制造超导电缆和故障限流器 [3] - 超导电缆能在液氮温度下实现大电流、低损耗输电，尤其适合城市电网升级改造 [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] - 当前技术重点在于继续提高带材的载流能力、保证长距离性能均匀、降低损耗并控制成本 [3] 主要应用方向：磁体系统 - 在磁体系统中，该带材凭借其强磁场下载流能力强的特点，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 [4] - 这些应用对材料的机械强度和稳定性提出了很高要求 [4] - 未来，随着不同应用场景对材料性能的需求日益细化，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 [4] 材料结构与性能提升方向 - 当前高温超导带材是由合金基带、缓冲层、超导层和保护层组成的多层复合结构 [4] - 未来发展的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，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 [4] - 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 [4] 十大关键科学技术问题 - 报告首次系统凝练出阻碍稀土钡铜氧带材走向大规模应用的十大关键科学技术问题 [4] - 这些问题贯穿基带、缓冲层到超导功能层的整个材料体系，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] - 十大关键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 [5] - 此举明确了从“能用”到“好用”所需攻克的具体方向 [5]