2025年11月13日，西北有色金属研究院党委书记李建峰在深圳核博会核聚变论坛发表《超导材料研究进展》主旨报告。
内容围绕超导技术与超导材料的特性、可实用材料体系及其工程化进展展开，重点汇报了低温超导（以铌钛为主）在MRI等领域的规模化供货与技术突破，以及高温超导材料的工程化推进情况。报告还介绍了面向无液氦磁体、快速变场磁体、量子计算同轴电缆等新需求的关键线材研发，并对未来提升临界温度/电流密度/临界磁场、降低成本与发展“卡脖子”应用进行了展望与提醒需理性看待“室温超导”新闻。
关键点：
1. 汇报框架与超导基础概念（00:00）
报告按多个部分汇报超导材料与技术进展，先对超导作基础介绍：超导是宏观量子现象，核心特性包括零电阻、完全抗磁性（典型应用如磁悬浮）以及量子隧穿/约瑟夫森相关效应（面向弱电应用）。同时指出超导材料与技术被视为国家战略性、具颠覆潜力的方向。
2. 可实用超导材料体系与国内工程化/产业化路径（00:56）
虽然已发现的超导材料种类很多，但真正可工程化、可应用的主要集中在少数体系：低温以铌钛、铌三锡为主；高温方向包含部分铜氧化物体系与二硼化镁等（所谓“高温”多指高临界温度，仍需低温环境）。研究院自上世纪起开展研究，借助ITER等重大工程实现工程化并带动产业化，当前仍需进一步扩大市场推广与应用落地；高温超导自86年起持续推进，已进入工程化后期与产业化探索阶段，以满足电力、强磁场装备与新型工业应用需求。
3. 低温超导（铌钛）关键应用：MRI主战场与高场升级（02:56）
全球铌钛应用场景不断扩展，MRI是最大的用量领域（主流1.5T与3T，同时向7T、9.4T、10.5T等更高磁场发展），还包括重离子加速器快速变场需求以及超导量子计算相关需求。报告给出规模化供货与质量稳定的进展（累计交付达数千吨级），并支撑国产9.4T MRI磁体实现批量供货；在更高场MRI中，因磁场越高成像清晰度越高，对线材性能提出更高要求，通过与下游/国际伙伴协作实现配套。
4. 液氦约束与无液氦/低液氦磁体趋势（05:02）
低温超导依赖液氦，受国际供应波动与价格高企影响，且长期存在资源约束风险，因此推动无液氦或低液氦超导磁体成为趋势。传统MRI需要大量液氦，新一代低液氦/无液氦系统已开始投入使用；报告提到与多家国内外企业联合开发相关材料与产品（如整体成型线材）以支持此类设备。
5. 快速变场与降交流损耗：高细芯丝与高电阻基体线材（06:07）
为满足加速器等从1T/s提升至10T/s的快速变场需求，线材交流损耗与发热成为关键瓶颈，需要通过细化芯丝、采用高电阻基体、优化扭绞结构等手段显著降低损耗。报告展示了从早期几千芯、单芯丝约数微米，发展到数万芯、芯丝直径降至约2微米以内，并实现更低磁滞/交流损耗的结构化线材进展。
6. 面向量子计算的超导同轴电缆与配套线材国产化（07:10）
量子计算机在毫开尔文至数K温区工作，对微弱信号传输需要铌钛超导同轴电缆等关键材料。团队开发出相关同轴电缆与柔性编织/成形工艺，并向国内研究机构供货，缓解此前依赖少数海外供应的局面；同时开发量子计算用超导双绞线及高精度连接工艺，降低成本并实现关键材料的自主可控。
7. 关键部件突破与性能提升：超导开关线与掺杂增强（08:25）
针对MRI等设备所需的超导开关线等关键部件，团队通过研发实现千米级供货能力，减少对竞争对手/国外渠道的依赖；并通过在铌钛体系中引入特定元素掺杂等方法，在高磁场（约9–10T）下显著提升临界电流表现。综合多年投入，报告提到市场份额与国际认可度显著提升，并获得国际客户技术创新类奖项。
8. 铌三锡（Nb3Sn）工程化：从ITER交付到更高电流密度（10:00）
铌三锡因材料特性与工艺复杂度较高，早期工程化难度大，但最终完成ITER等项目的吨级交付并满足高电流与低损耗等矛盾指标。随后在国内大科学装置与后续项目牵引下继续提升性能，实现更高电流（如从千安级提升到数千安级）与更高连接电流密度，并为未来聚变装置关键部件（如中心螺线管等）做技术与产能储备。
9. 高温超导方向：二硼化镁与铋系材料的工程化探索（15:02）
在高温超导部分，介绍了二硼化镁（临界温度约39K）与铋系材料（如Bi-2212、223等）进展：包括提升单根长度、优化细丝结构以降低损耗、提高临界电流密度与长线一致性；并通过高压热处理等手段提升电流密度。还展示了面向聚变线圈导体（如CSCC）与限流器等方向的材料与导体制备能力，部分成果进入工程化应用阶段。
10. 超导应用与产业成果：强磁场装备、磁悬浮与工程奖项（17:42）
报告概述超导磁体与装备的应用布局：除医用MRI外，在离子源、加速器磁体、光源用磁体、磁悬浮高速试验、国际大科学工程合作等方面形成系列产品与交付能力；并提到部分产品已成为公司收入的主要来源。团队获得国家级工程师团队奖等重要荣誉，强调继续提升科技成果转化与产业化水平。
11. 总结展望：产业化阶段判断、理性看待“室温超导”、聚焦卡脖子应用（19:56）
总结认为低温超导已全面产业化并进入推广应用阶段，高温超导已进入工程化与应用示范阶段；未来需探索更高临界温度/临界电流密度/临界磁场的新型可实用材料与制备技术，同时改进现有工艺以降本增效并提升可靠性。报告提醒对“接近室温超导”等信息应理性看待——现象到应用仍有很长距离；并提出重点发展不可替代的超导应用以解决卡脖子问题，方向包括高场MRI、心磁仪、储能与发电、超导磁悬浮、弱电电子学器件与量子计算等。
时间线：
00:00 - 开场说明与汇报结构；介绍超导的宏观量子属性及零电阻、完全抗磁性、量子隧穿等三大特性与战略意义。
00:56 - 梳理可实用超导材料体系与国内从研究到工程化、产业化的路线；指出低温占主导、高温在推进应用示范。
02:56 - 聚焦铌钛低温超导的全球应用增长：MRI、加速器快速变场、量子计算等需求驱动与供货规模化。
05:02 - 讨论液氦供应与成本风险，推进无液氦/低液氦超导磁体；并介绍相关线材产品化与联合开发。
06:07 - 面向快速变场需求开展低交流损耗线材研发：细芯丝、高电阻基体与结构优化，实现性能迭代。
07:10 - 量子计算关键材料国产化：超导同轴电缆、双绞线与连接工艺，实现降本与自主可控。
10:00 - 铌三锡工程化历程：从ITER交付到在国内大装置牵引下提升电流与电流密度，为聚变等应用储备。
15:02 - 高温超导材料进展：二硼化镁与铋系（2212/223）材料、导体与线圈的工程化探索与示范应用。
17:42 - 超导装备与应用成果展示：强磁场装备、光源/加速器磁体、磁悬浮等产品交付与国家级荣誉。
19:56 - 总结与展望：低温已产业化、高温进入示范；强调降本提可靠、理性看待室温超导、聚焦卡脖子应用方向。
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超导材料工程化加速推进：低温超导产业化成熟，高温超导进入示范应用阶段
超导技术因具备零电阻、完全抗磁性和量子隧穿效应三大核心特性，被视为重要的宏观量子技术基础之一。零电阻使材料能够承载大电流并产生强磁场，完全抗磁性支撑磁悬浮等应用，量子隧穿效应则在精密传感、量子计算等弱电领域发挥作用。随着医疗装备、聚变能源、大科学装置和量子信息等需求提升，超导材料与技术正被定位为具有战略意义和颠覆潜力的关键产业方向。
目前，已发现的超导材料种类众多，但真正能够实现工程化和产业化应用的仍是少数。低温超导材料中，铌钛和铌三锡是主力体系，其中铌钛占实用超导材料用量的约九成，是当前应用最广泛的产品；铌三锡作为金属间化合物，制备难度更高，但适用于更高磁场需求场景。高临界温度材料方面，REBCO、二硼化镁等体系也在加速推进，不过工程语境中的“高温”仍远低于常温，例如90K至110K仍属于低温范围，产业化仍需重大项目牵引。
低温超导领域的应用需求正在持续扩大。医学磁共振成像是目前最大用量市场，1.5T和3T MRI设备装机规模庞大，带动铌钛线材形成稳定产业链。相关产能已达到年产约3000吨，累计交付铌钛材料约8000吨，装机量接近4000台。与此同时，5T、7T、9.4T等高场MRI线材取得突破，支撑国产9.4T人体全身MRI超高场磁体制备和批量供货，10.5T等更高场强设备也对线材性能提出更高要求，并推动线材、磁体与整机厂商协同合作。
液氦资源紧张和价格高企，正在推动MRI磁体向低液氦甚至无液氦方向发展。传统MRI设备通常需要约1500至2000升液氦，未来供应压力可能进一步加剧，因此低液氦、无液氦磁体以及配套超导材料成为重要研发方向。在快速变场磁体领域，重离子加速器等装置对磁场爬升速率提出更高要求，从约1T/s提升至10T/s，促使线材结构向细芯丝、高电阻基体和更小扭角节距演进，以降低交流损耗和发热风险。
面向量子计算等前沿领域，超导材料也在关键部件国产化方面取得进展。mK至K级低温环境下所需的量子信号传输NbTi超导同轴电缆已实现国产供应，显著降低了此前依赖进口、单米价格高昂带来的成本压力。超导双绞线、高电阻银材相关超导线等产品也已用于量子计算直流供电互连、MRI超导开关等关键部件，并形成千米级供货能力。2024年，国内铌钛产品市场份额升至全球第一，约占55%，并曾获得西门子技术创新奖，显示出国际客户认可度提升。
铌三锡材料的工程化突破主要受聚变装置和大科学工程带动。在国际热核聚变实验堆ITER阶段，铌三锡线材需要同时满足高电流和低损耗等矛盾指标，最终完成约38吨交付并满足项目要求。此后，通过持续优化，材料电流能力从ITER时期不足1000A提升至约3000A量级，有助于减少工程用量并降低成本。面向国内大装置，高电流方案、中等电流低损耗方案及青铜法工艺均在推进，其中青铜法因天然低损耗特性，在中心螺线管等场景仍具价值，并已实现单根长度超过4000米及万米级累计交付。
高温或高临界温度超导材料方面，二硼化镁、Bi-2212圆线和223类带材等路线持续取得进展。二硼化镁临界温度约39K，适配部分工程应用需求，线材在4.2K、3T条件下的载流能力和单根长度均有提升，单根长度已突破万米。通过增加丝数、细化丝径等结构优化，交流损耗进一步下降。Bi-2212圆线因更适合管缆、脚缆等导体结构，成为区别于REBCO带材的重要方向，在4.2K条件下自场载流稳定在约1000A，并通过高压热处理显著提升关键电流密度。相关导体和线圈级验证表明，高载流、高稳定导体的载流保持能力可由约50%提升至约90%。
在系统集成和装备产业化方面，除医用MRI外，超导磁体工程化已拓展至离子源样机、超导波荡器、上海光源超导四极铁、磁悬浮超导磁体、CERN相关项目以及大型超导二极磁铁等场景。大尺寸半导体单晶硅拉晶磁体已具备批量交付能力，并贡献相关企业销售收入的主要部分。上海光源超导磁体交付超过百套，与航天科工等单位合作的高速磁悬浮工程也在推进。无液氦4T、600毫米孔径磁体完成验证，轻量化高场线圈和矢量磁体逐步形成系列化能力。
从产业阶段看，低温超导已进入全面产业化和推广应用阶段，高温超导则处于工程化和应用示范阶段，未来聚变能源、高场科研装备、高速磁悬浮和量子计算等方向将继续拉动更高磁场、更高电流密度和更低成本的材料需求。业内认为，下一步应继续探索更高临界温度、临界电流密度和临界磁场的新型实用超导材料，改进低温与高温超导线带材工艺，提高性价比和可靠性。同时，对“室温超导”等热点信息仍需理性区分实验现象与工程应用，优先发展高场MRI、多通道心磁仪、聚变发电、超导磁悬浮、量子计算低温互连和高场科学仪器等不可替代的关键应用。
