我国研制出高温超导带材新型“骨架”

科技日报记者 陆成宽

高温超导带材有了更便宜、更结实的“骨架”。记者2日从中国科学院理化技术研究所获悉，经过三年多攻关，该所科研团队成功研制出高温超导带材新型“骨架”——铁基合金基带，代号“DW01”。经上海超导科技股份有限公司验证，采用该基带制备的超导带材关键性能指标显著优于传统哈氏合金基带产品。这标志着我国在实现高温超导带材核心材料自主可控上迈出重要一步。

高温超导带材是一种能在大电流、强磁场下几乎无电阻导电的先进材料，主要用在可控核聚变、超导电力、超导加速器等领域。它看起来像一条薄薄的金属带，但其实里面一层层叠了好几样东西，真正导电的超导层非常薄，底下必须有一个结实耐用的“底座”，也就是基带。这个基带就像人体的骨架，得能扛得住弯折、拉伸和温度剧烈变化，否则没法应用。

第二代高温超导带材结构示意图。

过去几十年，这个“骨架”几乎全用哈氏合金（C276），这种合金里超过一半是较贵的镍，还有钼、钨、钴等稀有金属，便宜的铁只占百分之五，所以原料成本一直很高。更重要的是，这种材料用了快30年，性能已经被榨得差不多了。报告指出，要想造出未来更强的超强磁场设备，比如40特斯拉以上的磁体，哈氏合金在低温下的强度和临界电流抗变形能力已经跟不上。

针对这一难题，中国科学院理化技术研究所李来风研究员、师莉研究员团队，联合首钢技术研究院和北京北冶新材料公司，从铁基合金入手，用三年多时间研发出DW01基带，主要成分是常见的铁，原材料成本仅为C276基带的四分之一。

便宜还不够，关键是性能。今年5月，上海超导科技股份有限公司用DW01基带，成功制备出产品级超导带材。测试显示，在零下196摄氏度的环境和零场下，12毫米宽镀银带材的临界电流达到647安培，把带材拉长0.6%，DW01基带带材的临界电流只下降不到10%；C276基带带材的临界电流下降超过50%。“这说明新‘骨架’更耐用，不容易在弯折或受力时损坏超导层。”李来风说。

第二代高温超导带材用铁基合金基带。

此外，DW01基带的磁性能和电阻性能也优于C276基带，有助于降低使用中的能量损耗。团队已经围绕DW01基带的成分和制作方法申请了6项发明专利。目前，DW01基带的厚度精度、表面质量等关键指标都已达到供货标准，可以满足工业化生产要求。

业内专家认为，DW01基带不仅为高温超导带材的国产化开辟了新路径，更以优异的高场性能和显著的成本优势，为我国抢占全球超导产业竞争制高点提供了有力支撑。

（中国科学院理化技术研究所供图）