我國製備出“人造太陽”關鍵核心材料

科技日報記者 陸成寬

我國在可控核聚變關鍵材料領域取得重要進展。記者28日從中國科學院金屬研究所獲悉，該所科研人員成功製備出第二代高温超導帶材核心材料——哈氏合金（C276）金屬基帶，打破了該材料長期依賴進口的局面，標誌着我國在清潔能源關鍵材料領域邁出重要一步。

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是建造可控核聚變裝置不可或缺的核心材料。沒有它，就無法產生足夠強大的磁場，來“約束”住高達上億攝氏度的等離子體。“雖然我國二代高温超導材料的製備和應用已走在國際前列，但製備這種帶材所需的C276金屬基帶，卻長期依賴國外進口。這不僅價格昂貴，而且供貨時間難以保證。”中國科學院金屬研究所研究員戎利建告訴記者。

“這種金屬基帶，就像是蓋房子時的‘地基’。超導層和緩衝層材料必須一層一層地在它上面‘生長’起來。”戎利建形象地説，它既為整個帶材提供堅固的“骨架”，保證其在複雜工況下不塑性變形、不斷裂，也確保了超導結構的完整與穩定，是整個超導帶材性能的根基。

在這項研究中，戎利建團隊通過自主研發的純淨化製備技術，成功實現了高純淨度C276合金的噸級工業化製備。“我們製備的C276純度極高，硫、磷等雜質含量低於進口產品，內部夾雜物數量極低，多項指標達到甚至優於進口材料。”戎利建説。

研究團隊攻克了超薄超長基帶加工的技術難關，將合金軋製成厚度僅0.046毫米、寬度12毫米、長度超2000米的帶狀材料，表面光滑如鏡，粗糙度小於20納米。該材料在液氮温度下強度超高，相當於指甲蓋大小面積能承受約19噸重量，且經高温處理後仍保持優異性能。

目前，自主製備的C276已在多家企業完成驗證，併成功製備出性能達國際水平的高温超導帶材，應用於國內相關科技項目。“我們所還和東部超導科技（蘇州）有限公司達成了20噸C276基帶的框架合作協議，未來我們將繼續深化合作，進一步優化製備工藝，推動國產化基帶的規模化應用，為我國超導技術發展應用提供有力支撐。”戎利建強調。