高溫超導(dǎo)帶材是指基于高溫超導(dǎo)材料(如稀土鋇銅氧化物)制成的帶狀材料，具有在液氮溫度下實(shí)現(xiàn)零電阻的特性，被視為21世紀(jì)極具戰(zhàn)略價(jià)值的前沿材料，是推動(dòng)未來(lái)技術(shù)突破的重要基石，廣泛應(yīng)用于電力傳輸、磁共振成像(MRI)和粒子加速器等領(lǐng)域。
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1月26日，作為國(guó)際首個(gè)聚焦高溫超導(dǎo)帶材發(fā)展的戰(zhàn)略研究報(bào)告，中國(guó)科學(xué)院高溫超導(dǎo)戰(zhàn)略研究系列報(bào)告的第一份報(bào)告——《2025年度REBCO(稀土鋇銅氧)高溫超導(dǎo)帶材戰(zhàn)略研究報(bào)告》，由中國(guó)科學(xué)院物理研究所在北京正式發(fā)布。
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報(bào)告梳理了REBCO高溫超導(dǎo)帶材的兩大核心需求，分別是電力系統(tǒng)與磁體系統(tǒng)。
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在電力系統(tǒng)中，REBCO帶材可用于制造超導(dǎo)電纜和以故障限流器為代表的超導(dǎo)電力裝備。超導(dǎo)電纜能在液氮溫度下實(shí)現(xiàn)大電流、低損耗輸電，尤其適合城市電網(wǎng)升級(jí)改造；故障限流器能在電網(wǎng)短路時(shí)迅速限制電流，保障電網(wǎng)安全。當(dāng)前技術(shù)重點(diǎn)在于繼續(xù)提高帶材的載流能力、保證長(zhǎng)距離性能均勻、降低損耗并控制成本。
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在磁體系統(tǒng)中，REBCO帶材憑借其強(qiáng)磁場(chǎng)下載流能力強(qiáng)的特點(diǎn)，可應(yīng)用于核聚變裝置、高場(chǎng)磁共振成像、超導(dǎo)電機(jī)等重要設(shè)備。這些應(yīng)用對(duì)材料的機(jī)械強(qiáng)度和穩(wěn)定性提出了很高要求。未來(lái)，隨著不同應(yīng)用場(chǎng)景對(duì)材料性能的需求日益細(xì)化，發(fā)展“按需定制”的超導(dǎo)帶材將成為推動(dòng)其規(guī)模化應(yīng)用的關(guān)鍵。
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此外，報(bào)告還系統(tǒng)梳理了REBCO高溫超導(dǎo)帶材在全球范圍內(nèi)的研發(fā)、產(chǎn)業(yè)化與應(yīng)用現(xiàn)狀，并首次凝練提出該領(lǐng)域面臨的十大關(guān)鍵科學(xué)技術(shù)問(wèn)題，為實(shí)現(xiàn)高溫超導(dǎo)材料的大規(guī)模應(yīng)用提供了清晰路線圖。
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1.?如何大幅提升合金基帶的屈服強(qiáng)度與疲勞耐受性以滿足高場(chǎng)應(yīng)用需求？
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2.?如何突破各緩沖層材料在電學(xué)和熱學(xué)性能方面的固有局限性？
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3.?在極薄厚度條件下如何實(shí)現(xiàn)IBAD織構(gòu)的穩(wěn)定性和長(zhǎng)帶均勻性控制？
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4.?高速沉積環(huán)境下，不同帽子層的生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)及調(diào)控機(jī)理是什么？
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5.?如何提升帽子層與超導(dǎo)層之間的結(jié)合強(qiáng)度和力-電綜合性能？
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6.?如何建立針對(duì)不同工藝的釘扎中心形成理論，定制化適配不同應(yīng)用場(chǎng)景的高性能REBCO帶材？
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7.?如何闡明“激光參數(shù)-等離子體羽輝-薄膜生長(zhǎng)”的跨尺度物理機(jī)制，并構(gòu)建可預(yù)測(cè)、可調(diào)控的工藝模型？
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8.?如何提升MOCVD系統(tǒng)的穩(wěn)定性以保證帶材性能的一致性？
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9.?如何厘清MOCVD制備中的多物理場(chǎng)耦合機(jī)制以提高超導(dǎo)層厚度和成分均勻性？
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10.??如何通過(guò)新材料與新結(jié)構(gòu)突破當(dāng)前REBCO帶材的成本與性能瓶頸？
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十大問(wèn)題貫穿從基帶、緩沖層到超導(dǎo)功能層的整個(gè)材料體系，是連接基礎(chǔ)研究與工程應(yīng)用的“樞紐”，攻克它們需要材料、物理、工程等多學(xué)科的深度協(xié)同。
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報(bào)告的發(fā)布，為中國(guó)高溫超導(dǎo)領(lǐng)域明確了關(guān)鍵攻關(guān)方向與實(shí)施路徑，標(biāo)志著中國(guó)在高溫超導(dǎo)帶材領(lǐng)域的戰(zhàn)略布局邁出了重要一步，為全球科研人員和產(chǎn)業(yè)界提供了重要的參考價(jià)值。
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素材來(lái)源：中國(guó)科學(xué)報(bào)
