超導(dǎo)材料異軍突起 “潘多拉星球”科幻或變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)

電影《阿凡達(dá)》中勾畫出一個夢幻奇特的“潘多拉星球”，人類不惜一切代價來到這個夢幻王國想要獲得蘊(yùn)藏在這里的一種神奇的室溫超導(dǎo)礦石，它產(chǎn)生的強(qiáng)大磁場，讓影片中的“哈利路亞山”懸浮起來，這便是超導(dǎo)的神奇力量！

究竟什么是超導(dǎo)材料？它真的有科幻電影里描繪的那么神奇嗎？本期《創(chuàng)智匯》對話西部超導(dǎo)材料科技股份有限公司（以下簡稱：西部超導(dǎo)）副總經(jīng)理李建峰博士、超導(dǎo)線材廠廠長劉建偉博士，為我們講述我國超導(dǎo)材料如何走出一條前所未有的自主創(chuàng)新之路。

本期《創(chuàng)智匯》對話西部超導(dǎo)材料科技股份有限公司副總經(jīng)理李建峰博士

超導(dǎo)材料為人類生活帶來更多可能

2018年中美貿(mào)易戰(zhàn)中，中國列出500億美元征稅清單作為反擊，在清單中唯一一個工業(yè)制成品便是醫(yī)療用核磁共振成套系統(tǒng)，這正是我國超導(dǎo)產(chǎn)業(yè)水準(zhǔn)的體現(xiàn)。李建峰介紹：“超導(dǎo)材料最大的特點(diǎn)是零電阻，通電后會產(chǎn)生很大的電流，用超導(dǎo)線材繞制而成的磁體磁場強(qiáng)，體積小，目前廣泛應(yīng)用于醫(yī)療用核磁共振成像儀，也是超導(dǎo)線材最成熟的應(yīng)用領(lǐng)域。” 

除此之外，超導(dǎo)材料獨(dú)有的完全抗磁性特征應(yīng)用于磁懸浮列車；量子隧道效應(yīng)應(yīng)用于量子干涉、電力傳輸?shù)阮I(lǐng)域。超導(dǎo)材料是新材料產(chǎn)業(yè)的代表之一，在科學(xué)研究、能源、國防、交通等眾多領(lǐng)域作用舉足輕重，對我國戰(zhàn)略發(fā)展具有重要意義。

談及超導(dǎo)材料的優(yōu)勢，劉建偉說：“一百多年前，人類首次發(fā)現(xiàn)一些材料具有“超導(dǎo)現(xiàn)象”，電阻無限趨近于0。傳統(tǒng)的輸電系統(tǒng)有電阻、會發(fā)熱，損耗非常大，電能有很大一部分都是在傳輸過程中損耗掉的，將超導(dǎo)材料用于電力傳輸，可以有效減少損耗。”但低溫超導(dǎo)必須在液氦環(huán)境下才能產(chǎn)生超導(dǎo)特性，成本高、工藝復(fù)雜，就電力傳輸中如何解決這一問題，李建峰解答：“在實(shí)際應(yīng)用中，采用‘芯材+制冷設(shè)備’的方式，即在電力傳輸系統(tǒng)外圍加裝液氮管線浸泡超導(dǎo)材料，外加一臺制冷機(jī)循環(huán)運(yùn)轉(zhuǎn)，只需添加一次液氮循環(huán)使用即可。”這樣既降低了成本，也減少了傳輸過程中的損耗。

十年磨劍填補(bǔ)國內(nèi)空白 奮起直追做到國外先進(jìn)

十余年潛心磨劍，西部超導(dǎo)成為目前國內(nèi)唯一實(shí)現(xiàn)超導(dǎo)線材商業(yè)化生產(chǎn)的企業(yè)、國際上唯一的鈮鈦鑄錠、棒材、超導(dǎo)線材生產(chǎn)及超導(dǎo)磁體制造全流程企業(yè)，也是我國航空用鈦合金棒絲材的主要研發(fā)生產(chǎn)基地。此前，我國超導(dǎo)材料原料幾乎只能依靠進(jìn)口，在材料進(jìn)口中十分被動，甚至面臨著關(guān)鍵材料的禁運(yùn)與技術(shù)封鎖，這樣的局面讓我國超導(dǎo)材料發(fā)展舉步維艱。李建峰介紹：“正是在這樣嚴(yán)峻的背景下，西部超導(dǎo)以自主創(chuàng)新為根本戰(zhàn)略，以大型科學(xué)工程與市場需求為技術(shù)研發(fā)導(dǎo)向，長驅(qū)直入，一舉打破了西方國家的壟斷。”

超導(dǎo)線生產(chǎn)的主要流程實(shí)質(zhì)上是對有色金屬的深加工，在組織和結(jié)構(gòu)上的要求比一般有色金屬高很多。生產(chǎn)過程中，需要將銅、鈮鈦、鈮、錫合金、鉭等原料從幾十厘米加工到幾微米，挑戰(zhàn)每種原材料的加工極限；超導(dǎo)材料制備的工程化要求和質(zhì)量控制要求都非常高，要保證在加工過程中所有組元均勻同步變形，才能獲得合格的超導(dǎo)線材。“西部超導(dǎo)突破了上述多項(xiàng)技術(shù)瓶頸，取得了完全自主知識產(chǎn)權(quán)的關(guān)鍵技術(shù)，在結(jié)構(gòu)設(shè)計、加工工藝和熱處理工藝各方面，全面達(dá)到了國際先進(jìn)水平。”劉建偉介紹道。

在談及產(chǎn)業(yè)化過程中如何解決工藝難題時，李建峰回憶：“起初在超導(dǎo)線材的研發(fā)中，只知流程而不知具體參數(shù)，將數(shù)千根直徑3毫米，長1米的六方芯棒排列整齊裝入銅管中，技術(shù)難度非常高，技術(shù)人員集思廣益，經(jīng)歷一個半月的時間終于獲得成功。”

在科技成果轉(zhuǎn)化中，李建峰表示：“西部超導(dǎo)將實(shí)驗(yàn)室搬到了生產(chǎn)車間，傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室設(shè)備小易于控制，易突破性能的極限，但是成果不一定適應(yīng)生產(chǎn)線上的實(shí)際應(yīng)用；在生產(chǎn)線上研發(fā)費(fèi)用高、不易控制，對工藝要求更高，但研發(fā)過程直接面對大型設(shè)備，研發(fā)成果重復(fù)性穩(wěn)定性更好，更能滿足市場的需求。”

“產(chǎn)學(xué)研”合一 加大研發(fā)投入壯大人才隊(duì)伍

新技術(shù)的探索、新產(chǎn)品的研發(fā)是一家企業(yè)始終處于市場前端的基礎(chǔ)和保障。據(jù)李建峰介紹，西部超導(dǎo)科研投入占銷售收入年均比重高達(dá)10%，每年開設(shè)100多項(xiàng)課題，用高額的研發(fā)投入預(yù)先占領(lǐng)未來市場，無論是超導(dǎo)線材還是鈦合金，西部超導(dǎo)都實(shí)行生產(chǎn)與研發(fā)并行的模式，即生產(chǎn)一代、研發(fā)一代、儲備一代，不斷淘汰舊產(chǎn)品、研發(fā)新產(chǎn)品。企業(yè)所銷售的產(chǎn)品幾乎都是3-5年前的課題成果，而且不斷在更新?lián)Q代。投入不單單是技術(shù)上的投入，還要注重生產(chǎn)管理投入和開拓市場，產(chǎn)品性價比不斷提升，為客戶帶來優(yōu)質(zhì)服務(wù)的同時，不斷用新材料、新技術(shù)引領(lǐng)客戶需求。

談及企業(yè)人才儲備情況，李建峰介紹：“公司注重高層次人才隊(duì)伍引進(jìn)，擁有博士40余人，碩士160余人，本科及大專500余人。” 他還強(qiáng)調(diào)，企業(yè)的人才培養(yǎng)發(fā)展理念是：“優(yōu)秀的博士善用筆，同時會用工具；優(yōu)秀的技術(shù)工人善用工具，也會用筆。”幾乎所有人員工作崗位都在一線車間，為產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)提供實(shí)時的技術(shù)服務(wù)，這一方面反映出企業(yè)在人才儲備上的厚度，另一方面也體現(xiàn)出超導(dǎo)材料生產(chǎn)的基礎(chǔ)水平和工藝難度。

另外，設(shè)立博士后科研工作站，與眾多高校及科研院所合作培養(yǎng)人才，對博士后和企業(yè)都會雙向選擇，在人員培養(yǎng)上，使博士后完成從學(xué)生到工作崗位的緩沖，是適應(yīng)期也是選擇期。公司每年開設(shè)博士后研究課題，博士后幫助企業(yè)解決尖端技術(shù)問題，真正做到了“產(chǎn)學(xué)研”相結(jié)合，逐步實(shí)現(xiàn)了新材料創(chuàng)新人才的“優(yōu)勢聚集”。

軍民融合服務(wù)國防勢如破竹引領(lǐng)未來

2017年3月13日，中國ITER超導(dǎo)線材竣工儀式在西安舉行。ITER中心羅德隆主任和ITER組織磁體部負(fù)責(zé)人Arnaud分別致辭。儀式的舉行標(biāo)志著西部超導(dǎo)完成了全部ITER超導(dǎo)線材的生產(chǎn)和交付任務(wù)。

高端鈦合金材料廣泛應(yīng)用于航空航天、國防裝備等領(lǐng)域；超導(dǎo)線材應(yīng)用醫(yī)療、能源等領(lǐng)域；高溫合金產(chǎn)品應(yīng)用航空發(fā)動機(jī)、核電等領(lǐng)域。軍民融合不斷創(chuàng)新發(fā)展，正如企業(yè)宗旨而言：服務(wù)國家，造福人類。

談及超導(dǎo)材料有無顛覆性的變化和未來新領(lǐng)域的應(yīng)用時，李建峰表示：“目前的研發(fā)是根據(jù)市場需要和牽引，不斷進(jìn)行改進(jìn)和創(chuàng)新；我個人認(rèn)為，未來超導(dǎo)材料將被應(yīng)用于磁懸浮列車、空間站、兵器、部分汽車行業(yè)、用于污水處理與探礦等眾多領(lǐng)域，將全面融入未來人類生活。”

正如李建峰談到的那樣：“新材料是國家優(yōu)先發(fā)展的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)。我很慶幸選擇了新材料行業(yè)，有機(jī)會為此貢獻(xiàn)自己的力量”自主創(chuàng)新還需再接再厲，攻堅克難任重而道遠(yuǎn)。