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2019-08-20 16:13:46
我集团投资的上海超导公司使高温超导材料有了中国供应商
我集团投资的上海超导公司使高温超导材料有了中国供应商

上海超导某工程师正在展示超导磁悬浮现象

编者按:在建设具有全球影响力的科技创新中心进程中,上海要抓住时机,瞄准世界科技前沿,全面提升自主创新能力,力争在基础科技领域作出大的创新、在关键核心技术领域取得大的突破。如今,上海在一些基础科技、关键核心技术领域取得了哪些成果和进展?解放日报记者近日走访部分企业、高校和科研院所,聚焦超导材料、干细胞研究、转化医学和脑科学以及人工智能等领域,今起推出系列报道并请院士等专家点评。

        第二代高温超导材料及其应用,是全球竞争的战略性新兴产业。与低温超导材料相比,这种新材料能在较高温度下达到“零电阻”,在电力能源、高端医疗设备、轨道交通、大科学工程、军工等领域有着广泛的应用前景。本世纪第一个10年,全球只有3家第二代高温超导材料供应商,2家在美国,卖得很贵;另一家在日本,禁止出口。

        如果材料只能靠进口,我国发展高温超导产业就会被“卡脖子”。为此,上海超导科技股份有限公司与上海交通大学深度合作,终于实现了第二代高温超导带材的量产。放眼全球,能大规模生产这种材料的企业只有四五家,上海超导是其中之一。“我们期待相关行业的企业与我们对接,加速我国高温超导产业的兴起。”上海超导公司副总裁洪智勇说。

         超导研究院教师晋升不看论文

        1911年,荷兰科学家昂内斯意外发现,将汞冷却到零下268.95℃时,其电阻突然消失,这种现象被称为超导电性。1986年,IBM实验室的柏诺兹和缪勒首次发现高温超导材料,将临界温度大幅提高。从此以后,高温超导材料成为了科技界的研究热点。2007年,在德国、日本、美国做过超导研究的李贻杰回国,成为上海交大特聘教授。经过3年多自主研发,他带领团队研制出国内第一根百米级高温超导带材。如何将这个实验室成果转化为产品?他和洪智勇等交大教师选择了创办企业。

        高温超导材料的应用前景,也吸引了投资界的有识之士。上海超导投资方与交大洽谈后作出一个决定:出资“买断”李贻杰等人的职务发明专利,校方不再参股,上海超导成为纯民营企业。然而,学校与企业的合作并没因此终止,而是走出了一条创新性产学研合作道路。2013年初,双方合作成立上海超导联合研究院。作为交大的二级学院,超导研究院显得很特别:其基础设施和日常运行由上海超导出资;研究院科研人员的工作紧贴企业的产业化目标,其考核晋升体系也以产业化为标准,而不是论文;在研究院产生的知识产权归企业所有。

        “科创中心‘22条意见’提出‘鼓励科研人员在职离岗创业’,我算是这种创业模式的先行者吧。”既做副总裁又当交大副教授的洪智勇说。目前,研究院有教师近10人、研究生20多人。由于既可以做高校教授,又能专注于产业化研发,研究院对海外华人超导专家的吸引力很大,他们中有多人表达了回国加盟的意向。

         两条腿走路不被“卡脖子”


        上海超导之所以成为国内首家量产高温超导带材的企业,除了超导研究院的强大支撑,还得益于公司成立之初制定的发展路线:材料和装备“两条腿走路”。在创始团队看来,我国光伏发电、半导体照明(LED)产业都遇到一个瓶颈问题:制造装备大多需要进口,工艺水平又受装备制约,这就被卡了脖子,导致生产成本过高。吸取这一教训,上海超导招聘了一批电气、机械、仿真等专业的工程师,自主研发超导生产线上的主要装备。

        “我们公司有70多名技术人员,一半是造装备的,另一半是用装备的。”洪智勇说,用装备的是材料工程师,他们在材料工艺上有什么需求,就会和装备工程师沟通,让后者改进设计。就这样,两个团队供需对接、密切合作,从工艺到装备改进了上百个技术点,使带材的成品率、性价比大幅提升。在市科委的持续支持下,上海超导如今不仅是高温超导带材供应商,而且是超导带材成套生产线制造商。这在全球高温超导材料生产企业中,是绝无仅有的。

         落后他国四五年需奋起直追

        两年前,德国埃森市建成了全球首条公里级高温超导电缆商业线,稳定运行至今。与传统的铜导线电缆相比,不但节能效果显著,而且不需要做得很粗以防止导线熔断。在地下空间十分有限的城市,横截面很小的超导电缆可率先取代传统电缆。如在俄罗斯圣彼得堡,一条2公里的超导电缆已在筹建。

        在许多高温超导应用示范上,我国落后一些发达国家3—5年,如美国已在舰船上测试36.5兆瓦超导电机,这也是全球最大的船用电机;我国在研的超导电机功率则为1—2兆瓦等级。“在国产高温超导材料已能量产的今天,我们需要奋起直追。”洪智勇希望在这一轮供给侧结构性改革中,有更多企业与上海超导对接,探索高温超导材料在各个领域的应用价值。

        近期,公司在材料应用上有了不少进展。他们与中科院、联创光电合作,研制出全球第一台兆瓦级超导感应加热设备,目前处于测试阶段。用于铝加工行业的传统感应加热设备,采用铜导线电磁线圈,由于有电阻,通电后就会发热,损耗能量。而采用超导电磁线圈的新型设备没有电阻,加热效率比传统设备高一倍左右。东北一家铝加工企业算了一笔账:今后如改用超导感应加热设备,按当地电价,每台设备每年可节省电费400万至500万元,两年即可收回购买成本。

        他们的带材产品还被中科院高能物理研究所看中,有望用于筹建中的大科学工程——环形正负电子对撞机—超级质子对撞机。中科院高能物理研究所所长王贻芳院士介绍,超级质子对撞机的核心部件是超导磁铁,需要性价比很高的高温超导材料。“质子对撞机预计20年后开建,我希望那时上海超导的产品能完全满足工程要求,助力我国科学家在粒子物理学领域取得新的发现。”

         专家点评

         达到国际先进,性价比再提升

        中科院院士、中科院高能物理研究所所长 王贻芳

        第二代高温超导材料的应用非常广泛,对国民经济和大科学工程将产生重要影响。中科院高能物理研究所在牵头筹建环形正负电子对撞机—超级质子对撞机,高温超导材料的性能和造价,将决定质子对撞机的建设是否可行。为此,我们正在培养国内技术力量和超导材料供应商。

        上海超导科技股份有限公司在较短时间内,做出了高温超导材料和导线,并达到国际先进水平,很了不起。该公司有优秀的团队和技术基础,我对他们的未来充满信心。

        目前国产高温超导带材的性价比,还远未达到超级质子对撞机的工程要求。建设质子对撞机是一项数十年的工程,我们会和上海超导等企业密切合作,用大科学工程促进工业界技术水平的提高,让性价比更高的高温超导材料加快应用到各个领域。(解放日报记者 俞陶然)

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