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近日中科院在上海组织召开的“高温与高场超导材料及其应用技术研讨会”让高温超导材料引起了不少科学界的专家和投资者的关注.据统计2015年,全球超导技术市场规模达到18亿美元,预计到2022年,这一数据将增至58亿美元,其中的超导材料不仅考验了一个国家的科研水平,更在产业化进程中引发了激烈的竞争.
据悉,我国在高温超导材料的研发和产业化领域目前处于世界先进水平,发展潜力和应用前景广阔.在电力、通信、国防和医疗等领域均有超导需求,仅中科院高能物理所牵头筹建的CEPC（环形正负电子对撞机）-SPPC（超级质子对撞机）项目就需约10万公里量级的高温超导材料,即便考虑到未来价格大幅下降,仍会带来超过百亿元的带材市场.
在这样充满前景的领域内拓展,是否会是一帆风顺?回答一定是否定的,具有重要变革意义的创新从来都是艰难的,高温超导材料就是其中一例.日前,记者走访了上海上创超导科技有限公司,这家年轻的企业用自己的诚意和魄力将高温超导带材从大学实验室带上了企业化生产线,极大推进了我国高温超导材料的产业化进程.
科学家+企业家,把超导带材从实验室带上生产线
高温超导材料到底为何物?
上海市高温超导重点实验室主任、上创超导技术总监蔡传兵正是专攻这一领域近30年的专家.他先后在中国科学院微系统所（原中科院上海冶金所）、日本大阪大学、英国伯明翰大学和德国莱布尼茨研究所等从事高温超导材料研究,曾获上海“浦江人才计划”支持从海外引进,并在上海大学组建“超导与应用技术研究中心”,后来发展成为上海市科委批准的上海市高温超导重点实验室.
据他介绍,高温超导材料是指在价格低廉的液氮温度环境下具有零电阻效应的氧化物超导材料.凭借独特的零电阻特性,可以实现无损耗的大电流传输、且单位面积载流能力是常规铜铝导线的100多倍,这也意味着同等功率下使用超导带材比铜铝导线节省很多材料,在电力、电子、军事和医疗等许多领域运用都有重要意义.
从1911年第一次发现超导现象到1985年期间,超导材料均为金属或合金,只能在液氦环境下工作,一般称为低温超导材料或传统金属超导材料.1986年,科学家的视角开始触及到氧化物陶瓷材料,超导转变温度超过液氮温度,这类材料被称为高温超导材料.其实,高温只是相对而言,其摄氏温度仍是零下196度,但由于运行介质由稀缺昂贵的液氦,转换为随处可见的液氮,使用成本大大下降,绝热保温条件也较容易提供和保障.
目前,高温超导带材已发展到第二代.蔡传兵介绍,第一代高温超导带材因为本征性能和技术缺陷,成本难以下降,在市场上无法大规模推广.第二代高温超导带材是基于金属基带上的薄膜外延技术,使高温超导在电力工程中的广泛应用成为可能,材料成本大大低于第一代,具有极高的性价比,价格甚至有可能与现在常规的铜铝导线在同一水平.
自上世纪90年代末以来,美、日等国高温超导材料产业化技术取得重大突破并很快进入产业化阶段.
可以说,如果我国在高温超导带材领域没有自主知识产权和产业化能力,未来势必在很多关乎国计民生的重要领域受制于人.所以发展高温超导带材,是国家战略,也是地方经济创新转型的要求,正是基于此,上创超导公司浮出水面.
从德国回国后,蔡传兵在上海大学组建研究团队,先后主持承担了国家“863”、中德科技合作PPP、上海市重点、重大科技攻关项目等重大科研任务.团队掌握了具有自主知识产权的高温超导材料成材工艺和装备技术,建立了独特的低成本技术路线,在新型高效缓冲层和超导层人工磁通钉扎和厚度效应方面取得了一系列研究成果.
但校内的研究成果转换为市场化产品,需要资本的合作和实体的投资.此时,蔡传兵的老朋友,也一直默默关注国内超导产业发展的薛华实,与他站在了一起.他俩是中科院上海冶金研究所（现微系统所）的博士同学.薛华实博士毕业后长期在中石油上海分公司任职,有多年企业管理经验.蔡传兵负责技术,薛华实负责资金.2011年年初,在上海市科委和上海大学的全力打造和指导下,这一黄金搭档筹划了上海市首家致力于高温超导带材产业化的超导公司.通过技术转让,上海大学资产管理有限公司以无形资产入股上创超导公司,约占公司1/3股权,与上海百村实业有限公司、上海创业投资有限公司及管理团队、技术团队等投资组建.这一刻,科学家加上企业家,高温超导带材从实验室被带上生产线.
回归研发根本的创新道路令人尊敬
综观国际上其他超导材料公司,或为上市公司,或隶属国际知名大企业,都有着雄厚的资金支持.相比而言,撬动上创超导产业化超导带材的资金并不算多,即便与国内其他超导企业比,也是较少的,然而公司针对超导带材产业化生产设备投入一点都不比其他单位少,这主要得益于上创超导紧紧依托上海大学在超导领域的技术积累、人才力量和实验测试平台.在市政府指导下的产学研高度融合,使上创超导仅用几年时间赶上发达国家十几年的超导发展之路,交出了令人满意的答卷.
2015年《环球科学》的创新榜上,上创超导榜上有名.《环球科学》是《美国科学人》的中文版,他们与麦肯锡合作,从科技企业的研发投入、研究实力与成果转化能力、2015年重要成果、创新机制、创新人才培养、 对行业的推动作用、在可持续发展方面所做的工作与规划等13项指标对众多企业进行评估,上创超导获得认可的原因在于,当各类企业都在互联网热潮中激情高涨时,此类企业仍能静下心来,回归更为根本的技术研发,尝试一条更加艰难却更能激发联想、令人钦佩的创新道路.
这一评价可谓中肯,上创超导自成立以来,就一直将重心放在设计、研发上.2011年上创超导成立,公司将有限的资金的绝大部分投入了生产设备的研发,而科研人员、设计制造,和管理人员均以远低于同行的薪酬,凭着对高温超导带材产业化的信心和执着努力着.
仅用一年时间,2012年底洁净厂房装修和生产设备的自主设计与加工完毕,2013年5月国内首条具有自主知识产权的第二代高温超导生产线建成,再经过60天的系统调试和攻关会战,在上海这片中国经济发展最强劲的热土上实现了千米带材的试生产.
梦想照进现实论文参考资料：
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