用了近30年的超导核心“骨架”被我们全新打破!中国团队全球首创铁基合金基带DW01,性能碾压传统材料,还直接把原料成本砍到原来的四分之一!
很多人听过高温超导,知道它通电几乎没有电阻,能承载超大电流,可很少有人了解,薄薄一条超导带,真正负责导电的超导层特别薄,它底下必须有一层金属基底托住它,这层基底就相当于超导带的骨架,学名基带。过去全球范围内,第二代高温超导带材的基带,几乎清一色使用哈氏合金C276,这套方案沿用将近三十年,性能早已摸到天花板,而且这种合金大量依赖镍、钼、钨这类高价稀有金属,造价居高不下,还长期存在供应链制约风险 。
2026年9月2日,中国科学院理化技术研究所李来风、师莉研究员团队,联合首钢技术研究院、北京北冶新材料股份有限公司,正式对外发布全球首创的铁基合金基带,代号DW01,经上海超导科技股份有限公司完整工艺验证,用这款全新基带制备出来的超导带材,多项关键指标全面超越传统哈氏合金基带,攻克了长期困扰行业的基带成本高、低温抗形变能力不足的世界性难题,实现高温超导带材核心支撑材料全新技术路线自主可控,打破海外长期主导的基带材料体系封锁 。
我们来直观对比两者差距,大家可以通俗理解:超导带在绕制磁体、冷热交替工作时,一定会产生拉伸形变。在液氮77开尔文、0.6%同等拉伸应变条件下,传统哈氏合金基带做成的超导带,承载电流能力直接暴跌超过一半;而DW01铁基合金基带的超导带,临界电流衰减不足10%,稳定性拉开巨大差距。在超低温环境下,DW01基带制备的带材屈服强度大幅提升,液氢温区屈服强度突破1400兆帕,液氦温区接近1500兆帕,同时相对磁导率、电阻率同样优于哈氏合金,运行过程能量损耗更低 。成本层面更是亮点,DW01以储量充足的铁作为主要原料,不再依赖稀缺贵金属,合金原材料成本仅为哈氏合金的四分之一,为超导技术大规模普及扫清成本障碍,团队也围绕整套配方与制备工艺,申请6项发明专利,掌握完整自主知识产权 。
国际上,长期行业共识是哈氏合金基带已经逼近性能极限,无法满足未来40特斯拉以上极高场超导磁体的严苛需求,全球多个科研团队一直在寻找替代方案,本次我国推出的DW01铁基基带,开辟了区别于镍基合金的全新技术路线,国际超导领域相关研究人员评价,这项成果补齐了二代高温超导带材低成本、高可靠制备的关键短板,为全球超高场磁体研发提供全新材料方案。
这项突破拥有广阔的落地场景,首先是可控核聚变,也就是人造太阳项目,超高场超导磁体是约束上亿度等离子体的核心部件,更强、更耐形变的DW01基带,可以支撑建造磁场强度更高的聚变装置,助力人类探索清洁能源;其次是超导电力传输,超导电缆几乎没有输电损耗,未来城市电网、新能源远距离输送都能用得上;除此之外,超高场粒子加速器、超导工业感应加热设备、大功率超导电机等前沿装备,都将受益于基带材料的升级降本。
从产业链全局来看,基带是第二代高温超导带材不可或缺的底层基础材料,基带技术自主突破,补齐了国内超导产业链上的关键一环。现阶段传统哈氏合金基带依旧占据全球商用基带主流市场,DW01作为全新一代首创材料,完成工程验证后,后续推进产业化,将会重塑全球超导基带的市场竞争格局,让我国在下一代高温超导技术赛道实现领跑,牢牢掌握核心材料自主权。
图片来源:中国科学院理化技术研究所官方公开素材,第二代高温超导带材结构示意图:
