這次來真的，中國攻克“人造太陽”心臟材料

一層僅0.046毫米厚的金屬帶，卻能承受指甲蓋大小面積上19噸的重量，成為中國可控核聚變征程中的關鍵突破。

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突破“人造太陽”關鍵材料技術瓶頸

中國科學院金屬研究所于10月28日宣布，戎利建研究員團隊成功突破可控核聚變用第二代高溫超導帶材（REBCO）用金屬基帶的技術瓶頸，實現了“人造太陽”關鍵核心材料的國產化制備。這一突破標志著中國在追逐清潔能源夢想的道路上邁出了堅實的一步。

長期以來，用于制備第二代高溫超導帶材的哈氏合金（C276）金屬基帶完全依賴進口，不僅價格昂貴，而且供貨時間難以保證。這種金屬基帶作為緩沖層和超導層生長的襯底，其作用如同蓋房時打下的地基——超導材料需要一層一層地“生長”在這一基帶上。

可控核聚變裝置被譽為“人造太陽”，代表著人類探索未來清潔能源的重要方向。其中，第二代高溫超導帶材（REBCO）被視為可控核聚變中“超級磁體”的核心材料。沒有它，人類便難以制造出能夠約束上億度等離子體的強大磁場。

在可控核聚變裝置中，超導磁體發揮著不可替代的作用。它們產生的強大磁場是約束高溫等離子體的唯一有效方式。而超導帶材的性能直接決定了磁場的強度和穩定性，進而影響整個聚變裝置的運行效率與可行性。

中國二代高溫超導材料的制備和應用已走在國際前列，但用于制備該帶材的金屬基帶主要采用哈氏合金（C276）制造，仍依賴進口。這種依賴不僅帶來經濟負擔，更構成技術風險，金屬基帶的國產化因此成為亟待攻克的技術瓶頸。

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國產金屬基帶的技術突破

戎利建研究員團隊通過自主研發的純凈化制備技術，成功實現了高純凈噸級哈氏合金的工業化制備。團隊煉出的超純合金中碳、錳、硫、磷、氧、氮元素含量均低于進口同類材料，其中硫含量不到萬分之零點零五。

在材料內部純凈度方面，2微米以上的大尺寸夾雜物數量極低，D類夾雜僅為0.5級，0.3微米以上尺寸夾雜數量僅6個每0.5平方毫米。材料純凈度各項指標均達到進口材料水平，個別指標優于進口材料，打破了國外技術壟斷。

研究團隊還攻克了基帶加工過程中的關鍵技術難題，成功將哈氏合金軋制成厚度僅0.046毫米（約為頭發絲直徑的一半）、寬度12毫米、長度超2000米的超長超薄金屬基帶。基帶表面光潔如鏡，粗糙度小于20納米，為后續超導層的生長提供了理想基底。

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超導基帶的卓越性能特征

這種國產金屬基帶的機械性能令人矚目。在液氮溫度下，其抗拉強度大于1900兆帕，相當于在指甲蓋大小的面積上可承受19噸的重量。這一優異的力學性能確保了超導帶材在極端工況下的可靠性。

更值得關注的是，該材料經過900攝氏度高溫持續加熱5分鐘并冷卻至室溫后，其抗拉強度仍保持在1200兆帕以上，表現出卓越的熱穩定性和力學性能。這一特性對超導材料在聚變裝置中的實際應用至關重要。

金屬基帶作為緩沖層和超導層生長的襯底，不僅為超導帶材提供必要的機械強度和變形能力，更是整個超導結構得以穩定成型的基礎。國產基帶的這些優異性能，為制備高性能第二代高溫超導帶材奠定了堅實基礎。

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國產化突破的戰略意義

這一突破的實現，意味著中國在可控核聚變關鍵材料領域打破了長期依賴進口的局面，標志著我國在清潔能源關鍵材料領域邁出重要一步。材料是高科技產業的基石，關鍵材料的自主可控對國家能源安全與科技發展具有深遠影響。

戎利建研究員表示：“我們所還和東部超導科技（蘇州）有限公司達成了20噸C276基帶的框架合作協議，未來我們將繼續深化合作，進一步優化制備工藝，推動國產化基帶的規?；瘧?，為我國超導技術發展應用提供有力支撐。”

這一突破不僅對“人造太陽”研究具有重要意義，還將帶動超導技術在醫療、電力、交通等領域的廣泛應用。超導技術的進步將催生一系列新興產業，為經濟高質量發展注入新動能。

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編輯｜張毅

主編｜黎坤

總編輯｜吳新

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壹零社：用圖文、視頻記錄科技互聯網新鮮事、電商生活、云計算、ICT領域、消費電子，商業故事?！吨袊W》每周全文收錄；中國科技報刊100強；2021年微博百萬粉絲俱樂部成員；2022年抖音優質科技內容創作者