近年来，随着超导技术在能源、医疗、交通等领域的应用取得重大突破，高温超导产业呈现材料与应用相互促进的发展态势。产业既迎来重大发展机遇，也面临诸多挑战，亟待产学研协同发力，加快产业化发展，抢占产业制高点，为满足高场强电领域的重大战略需求提供保障。
高温超导材料产业迎来发展机遇
超导材料具有零电阻和完全抗磁性等性质，可实现常规材料无法实现的大容量无阻输电、超强磁场等应用，是具有重大经济和战略意义的先进材料。《国家战略性新兴产业发展规划》《关于推动未来产业创新发展的实施意见》等多个国家发展战略规划将超导材料列为未来新兴产业的重点突破方向，明确提出，加快超导材料等前沿新材料创新应用。目前，我国高温超导材料产业迎来重大发展机遇，主要表现在以下几个方面。
一是高温超导材料规模化制备技术取得突破。实用化的高温超导材料主要包括铜氧化物超导材料、二硼化镁超导材料和新型铁基超导材料。在以钇钡铜氧（YBCO）为代表的铜氧化物高温超导线材规模化生产上，我国长三角地区多家企业已具备千米级线材的生产能力，进入国际先进水平行列。在二硼化镁超导材料方面，我国也实现了千米级长线技术的突破。在新型铁基超导材料实用化研发领域，我国一直处于国际引领地位，率先突破了高性能长线制备技术并建成了千米级长线制备平台，开辟了实用化高温超导材料产业“新赛道”。
二是基于高温超导材料的产业应用日趋成熟。在高温超导电力应用领域，我国研制出配电级超导电缆、超导变压器、超导限流器和超导储能系统等超导电力设备；建成全球首座超导变电站，实现了挂网示范运行；国际首条1.2公里高温超导电缆商业化示范段在上海正式投运；自主研制的10千伏三相同轴高温超导交流电缆在深圳投入运行。在超导磁体应用领域，我国研制的26特斯拉/50毫米孔径高场超导磁体已用于怀柔国家重大科技基础设施；自主研制的世界首台兆瓦级高温超导感应加热装置成功投运；自主研制的高温超导磁控硅单晶生长设备填补了高端硅晶体制造领域多项空白；首套高温超导电动悬浮全要素试验系统完成首次车辆悬浮运行。上述应用表明我国高温超导材料应用场景日益丰富，产业生态持续完善。
三是高温超导材料的市场需求迎来爆发式增长。近年来，由于高温超导材料的不断发展，让小型化、低成本的商业化聚变堆成为可能。未来，商业化聚变堆拟运行于20特斯拉以上磁场强度，每个堆所需高温超导线总长度将达5000—10000公里。在聚变堆商业化的推动下，高温超导材料迎来产业发展的历史性重大机遇，全球市场需求自2020年已提升10倍以上，达到每年数千公里。目前，全球商业核聚变领域企业总数已突破40家，共吸引超过70亿美元的投资，未来一旦核聚变关键技术获得突破，市场规模将达到每年数千亿级。此外，在高能加速器领域，欧洲规划将16—20特斯拉的高场超导磁体用于下一代加速器，我国提出的新一代高能加速器磁场强度将达到16—24特斯拉国际最高水平。这些大科学装置由数千个高场超导磁体组成，均需数千吨超导材料，也将极大带动高温超导材料的产业化发展。
产业高质量发展面临诸多挑战
当前，我国高温超导材料产业高质量发展仍面临材料性价比低、关键技术存在短板、产业链配套不完善等问题，主要表现在以下几个方面。
一是材料制备成本偏高，规模化应用受限。高温超导材料由于实用化性能、规模化制备和生产成本等因素制约，仍处于规模化应用初期。如YBCO超导线材主要采用镀膜工艺制备，据2023年《科学》杂志报道，其市场价格为150美元/千安米左右，距业界公认的50美元/千安米的大规模应用目标还存在差距。对于二硼化镁和新型铁基超导材料，采用粉末装管法制备线材可降低成本，但其高场载流性能还需继续提高。因此，持续提升载流能力、降低制造成本，是高温超导材料产业化应用的关键。
二是关键技术存在短板，产业化能力不足。我国高端超导磁体长期依赖进口，产业化发展相对滞后。如大口径高场超导磁体是高端医疗装备、工业与特种装备等领域的重要设备，我国商品化大口径高场超导磁体的制造技术尚不成熟，相关产业仍无法与发达国家全面竞争。核磁共振谱仪是生命科学、药物研发和材料科学等领域的高端分析仪器，近年来我国市场需求快速增长。然而，核磁共振谱仪市场长期被国外厂商垄断，我国商品化核磁共振谱仪处于起步发展阶段，需加强应用关键技术攻关，推动其产业化发展。
三是产业链配套不完善，自主可控缺乏保障。我国在高温超导材料研发及应用领域有着丰富的技术积累和较完整的产业布局，但由于创新链和产业链不完整，相关配套技术存在短板。如高温超导材料研发所需的部分科研装备，还依赖国外进口，面临配件购买周期长、维护费用高等问题。在高温超导线材制备所需的部分高纯原材料、高质量靶材等方面，也存在依赖国外进口的问题，面临断供风险，需进一步加强自主创新。
产学研融合助力产业迈上新台阶
针对上述挑战，我国应从核心技术攻关、产业协同发展和创新生态构建三个方面入手，形成产学研相互协作、融合发展的创新体系，共同推动高温超导材料产业快速发展。
第一，完善顶层设计，统筹核心技术攻关。高温超导材料作为前沿新材料，其实用化研发涉及多个学科领域，需完善国家科技创新战略部署和顶层设计，统筹优势科研队伍、国家科研基地平台和重大科技基础设施，强化目标导向攻关，重点突破高性能高温超导材料制备及高场强电应用关键核心技术，为产业化发展筑牢基础。
第二，强化产业协同，持续推动强链增效。在高温超导材料产业上游重点加强高纯度化学原料、高质量靶材、高强度合金等原材料的自主可控。在产业中游强化低温制冷技术与设备、材料成型精密加工设备、高端测试分析仪器等配套装备和技术保障。在产业下游聚焦能源、电力、交通、医疗等领域的重大需求，构建应用牵引的“市场验证—技术迭代—材料升级”反馈闭环，形成“原材料—配套技术—产业应用”的全链条协同发展。
第三，构建创新生态，促进产业提质升级。在国家层面支持的基础上，积极引导和鼓励地方政府、优势企业对高温超导材料及应用技术研发进行投入，形成全社会共同参与和支持的多元研发体系。加快构建由行业龙头企业牵引，产业链上下游企业、高校及科研院所参与的协同创新平台，实现资源共享和优势互补，健全技术标准和行业规范，形成产学研相结合的高效产业创新体系，推动我国高温超导材料产业快速发展。
（作者马衍伟 系中国科学院电工研究所党委副书记、副所长、研究员）
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