“人造太陽”關鍵核心材料實現國產工業化製備

記者從中國科學院金屬研究所獲悉，近日，該研究所戎利建研究員團隊利用自主研發的純淨化製備技術，突破了可控核聚變用第二代高温超導帶材用金屬基帶技術瓶頸，成功實現了高純淨噸級哈氏合金（C276）金屬基帶的工業化製備。

△中國科學院金屬研究所製備的千米級基帶

可控核聚變裝置被譽為“人造太陽”，是人類探索未來清潔能源的重要方向。第二代高温超導帶材（REBCO）被視為可控核聚變中“超級磁體”的核心材料，缺乏它，便難以製造出能夠約束上億度等離子體的強大磁場。我國二代高温超導材料的製備和應用居國際前列，但用於製備該帶材的金屬基帶主要採用哈氏合金（C276）製造，仍依賴進口，不僅價格昂貴，而且供貨時間難以保證。金屬基帶作為緩衝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。它不僅為超導帶材提供了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。

該團隊煉出的超純合金中，碳、錳、硫、磷、氧、氮元素含量均低於進口同類材料。另外材料的純淨度各項指標均達到了進口材料水平，個別指標優於進口材料。

研究團隊攻克了基帶加工過程中的關鍵技術難題，成功將C276合金軋製成厚度僅0.046毫米（約為頭髮絲直徑的一半）、寬度12毫米、長度超2000米的超長超薄金屬基帶，基帶表面粗糙度小於20納米，光潔如鏡。該材料在液氮温度下的抗拉強度大於1900MPa，相當於在指甲蓋大小的面積上可承受190噸的重量。即便經過900攝氏度高温持續加熱5分鐘並冷卻至室温，其抗拉強度仍保持在1200MPa以上，表現出優異的熱穩定性和力學性能。

（總枱央視記者 帥俊全 褚爾嘉）