蕊冰

近日中科院在上海組織召開的“高溫與高場超導材料及其應用技術(shù)研討會”讓高溫超導材料引起了不少科學界的專家和投資者的關(guān)注。據(jù)統(tǒng)計2015年，全球超導技術(shù)市場規(guī)模達到18億美元，預計到2022年，這一數(shù)據(jù)將增至58億美元，其中的超導材料不僅考驗了一個國家的科研水平，更在產(chǎn)業(yè)化進程中引發(fā)了激烈的競爭。

據(jù)悉，我國在高溫超導材料的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化領域目前處于世界先進水平，發(fā)展?jié)摿蛻们熬皬V闊。在電力、通信、國防和醫(yī)療等領域均有超導需求，僅中科院高能物理所牽頭籌建的CEPC（環(huán)形正負電子對撞機）-SPPC（超級質(zhì)子對撞機）項目就需約10萬公里量級的高溫超導材料，即便考慮到未來價格大幅下降，仍會帶來超過百億元的帶材市場。

在這樣充滿前景的領域內(nèi)拓展，是否會是一帆風順？回答一定是否定的，具有重要變革意義的創(chuàng)新從來都是艱難的，高溫超導材料就是其中一例。日前，記者走訪了上海上創(chuàng)超導科技有限公司，這家年輕的企業(yè)用自己的誠意和魄力將高溫超導帶材從大學實驗室?guī)狭似髽I(yè)化生產(chǎn)線，極大推進了我國高溫超導材料的產(chǎn)業(yè)化進程。

科學家+企業(yè)家，把超導帶材從實驗室?guī)仙a(chǎn)線

高溫超導材料到底為何物？

上海市高溫超導重點實驗室主任、上創(chuàng)超導技術(shù)總監(jiān)蔡傳兵正是專攻這一領域近30年的專家。他先后在中國科學院微系統(tǒng)所（原中科院上海冶金所）、日本大阪大學、英國伯明翰大學和德國萊布尼茨研究所等從事高溫超導材料研究，曾獲上?！捌纸瞬庞媱潯敝С謴暮Ｍ庖M，并在上海大學組建“超導與應用技術(shù)研究中心”，后來發(fā)展成為上海市科委批準的上海市高溫超導重點實驗室。

據(jù)他介紹，高溫超導材料是指在價格低廉的液氮溫度環(huán)境下具有零電阻效應的氧化物超導材料。憑借獨特的零電阻特性，可以實現(xiàn)無損耗的大電流傳輸、且單位面積載流能力是常規(guī)銅鋁導線的100多倍，這也意味著同等功率下使用超導帶材比銅鋁導線節(jié)省很多材料，在電力、電子、軍事和醫(yī)療等許多領域運用都有重要意義。

從1911年第一次發(fā)現(xiàn)超導現(xiàn)象到1985年期間，超導材料均為金屬或合金，只能在液氦環(huán)境下工作，一般稱為低溫超導材料或傳統(tǒng)金屬超導材料。1986年，科學家的視角開始觸及到氧化物陶瓷材料，超導轉(zhuǎn)變溫度超過液氮溫度，這類材料被稱為高溫超導材料。其實，高溫只是相對而言，其攝氏溫度仍是零下196度，但由于運行介質(zhì)由稀缺昂貴的液氦，轉(zhuǎn)換為隨處可見的液氮，使用成本大大下降，絕熱保溫條件也較容易提供和保障。

目前，高溫超導帶材已發(fā)展到第二代。蔡傳兵介紹，第一代高溫超導帶材因為本征性能和技術(shù)缺陷，成本難以下降，在市場上無法大規(guī)模推廣。第二代高溫超導帶材是基于金屬基帶上的薄膜外延技術(shù)，使高溫超導在電力工程中的廣泛應用成為可能，材料成本大大低于第一代，具有極高的性價比，價格甚至有可能與現(xiàn)在常規(guī)的銅鋁導線在同一水平。

自上世紀90年代末以來，美、日等國高溫超導材料產(chǎn)業(yè)化技術(shù)取得重大突破并很快進入產(chǎn)業(yè)化階段。

可以說，如果我國在高溫超導帶材領域沒有自主知識產(chǎn)權(quán)和產(chǎn)業(yè)化能力，未來勢必在很多關(guān)乎國計民生的重要領域受制于人。所以發(fā)展高溫超導帶材，是國家戰(zhàn)略，也是地方經(jīng)濟創(chuàng)新轉(zhuǎn)型的要求，正是基于此，上創(chuàng)超導公司浮出水面。

從德國回國后，蔡傳兵在上海大學組建研究團隊，先后主持承擔了國家“863”、中德科技合作PPP、上海市重點、重大科技攻關(guān)項目等重大科研任務。團隊掌握了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的高溫超導材料成材工藝和裝備技術(shù)，建立了獨特的低成本技術(shù)路線，在新型高效緩沖層和超導層人工磁通釘扎和厚度效應方面取得了一系列研究成果。

但校內(nèi)的研究成果轉(zhuǎn)換為市場化產(chǎn)品，需要資本的合作和實體的投資。此時，蔡傳兵的老朋友，也一直默默關(guān)注國內(nèi)超導產(chǎn)業(yè)發(fā)展的薛華實，與他站在了一起。他倆是中科院上海冶金研究所（現(xiàn)微系統(tǒng)所）的博士同學。薛華實博士畢業(yè)后長期在中石油上海分公司任職，有多年企業(yè)管理經(jīng)驗。蔡傳兵負責技術(shù)，薛華實負責資金。2011年年初，在上海市科委和上海大學的全力打造和指導下，這一黃金搭檔籌劃了上海市首家致力于高溫超導帶材產(chǎn)業(yè)化的超導公司。通過技術(shù)轉(zhuǎn)讓，上海大學資產(chǎn)管理有限公司以無形資產(chǎn)入股上創(chuàng)超導公司，約占公司1/3股權(quán)，與上海百村實業(yè)有限公司、上海創(chuàng)業(yè)投資有限公司及管理團隊、技術(shù)團隊等投資組建。這一刻，科學家加上企業(yè)家，高溫超導帶材從實驗室被帶上生產(chǎn)線。

回歸研發(fā)根本的創(chuàng)新道路令人尊敬

綜觀國際上其他超導材料公司，或為上市公司，或隸屬國際知名大企業(yè)，都有著雄厚的資金支持。相比而言，撬動上創(chuàng)超導產(chǎn)業(yè)化超導帶材的資金并不算多，即便與國內(nèi)其他超導企業(yè)比，也是較少的，然而公司針對超導帶材產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)設備投入一點都不比其他單位少，這主要得益于上創(chuàng)超導緊緊依托上海大學在超導領域的技術(shù)積累、人才力量和實驗測試平臺。在市政府指導下的產(chǎn)學研高度融合，使上創(chuàng)超導僅用幾年時間趕上發(fā)達國家十幾年的超導發(fā)展之路，交出了令人滿意的答卷。

2015年《環(huán)球科學》的創(chuàng)新榜上，上創(chuàng)超導榜上有名?！董h(huán)球科學》是《美國科學人》的中文版，他們與麥肯錫合作，從科技企業(yè)的研發(fā)投入、研究實力與成果轉(zhuǎn)化能力、2015年重要成果、創(chuàng)新機制、創(chuàng)新人才培養(yǎng)、 對行業(yè)的推動作用、在可持續(xù)發(fā)展方面所做的工作與規(guī)劃等13項指標對眾多企業(yè)進行評估，上創(chuàng)超導獲得認可的原因在于，當各類企業(yè)都在互聯(lián)網(wǎng)熱潮中激情高漲時，此類企業(yè)仍能靜下心來，回歸更為根本的技術(shù)研發(fā)，嘗試一條更加艱難卻更能激發(fā)聯(lián)想、令人欽佩的創(chuàng)新道路。

這一評價可謂中肯，上創(chuàng)超導自成立以來，就一直將重心放在設計、研發(fā)上。2011年上創(chuàng)超導成立，公司將有限的資金的絕大部分投入了生產(chǎn)設備的研發(fā)，而科研人員、設計制造，和管理人員均以遠低于同行的薪酬，憑著對高溫超導帶材產(chǎn)業(yè)化的信心和執(zhí)著努力著。

僅用一年時間，2012年底潔凈廠房裝修和生產(chǎn)設備的自主設計與加工完畢，2013年5月國內(nèi)首條具有自主知識產(chǎn)權(quán)的第二代高溫超導生產(chǎn)線建成，再經(jīng)過60天的系統(tǒng)調(diào)試和攻關(guān)會戰(zhàn)，在上海這片中國經(jīng)濟發(fā)展最強勁的熱土上實現(xiàn)了千米帶材的試生產(chǎn)。

2013年，我國第一根千米級第二代高溫超導帶材在上海上創(chuàng)超導科技有限公司位于奉賢工業(yè)區(qū)內(nèi)的超導生產(chǎn)車間內(nèi)正式下線，這是國內(nèi)第一條單根長度達千米的第二代高溫超導帶材，標志著我國高溫超導技術(shù)向產(chǎn)業(yè)化又邁進了一大步。

2015年，公司的第3條生產(chǎn)線完成調(diào)試。這是一條完全意義的工業(yè)級生產(chǎn)線，可以制造20毫米寬以上的第二代高溫超導帶材，通過分條切割，大大提高了超導帶材的產(chǎn)能。超導帶材的結(jié)構(gòu)指標和載流性能經(jīng)第三方檢測表明處于世界先進行列。

上海上創(chuàng)超導公司用幾年的時間，走完了美、日、德等發(fā)達國家十幾年走的高溫超導帶材產(chǎn)業(yè)之路。

這樣的速度得益于公司對研發(fā)的投入和研發(fā)團隊的努力。上創(chuàng)超導的研發(fā)團隊幾乎全部是上海大學的高溫超導帶材團隊。這個團隊骨干成員有個共同特點，就是具有在中國科學院的學習或工作背景。他們來自中國科學院的不同研究所，包括中科院微系統(tǒng)所、中科院硅酸鹽所、中科院物理所、中科院寧波材料所、中科院上海光機所和中科院合肥物質(zhì)研究院等單位，這樣的學術(shù)背景使團隊敢于以國家及地方重大科技的發(fā)展需要為己任，積極與“985”高校和中科院團隊在同領域中開展合作與競爭，積極爭取并承擔了國家和地方多項重大科技攻關(guān)項目。也正是有這樣的勇氣和信心，經(jīng)過幾年的自強不息努力，使上海大學在第二代高溫超導帶材的基礎研究和產(chǎn)業(yè)化攻關(guān)等方面走到了全國的前列。

為保障公司的超導技術(shù)持續(xù)領先，公司一方面委托上海大學開展技術(shù)攻關(guān)，充分利用上海大學的多學科優(yōu)勢。另一方面同上海電纜研究所、中船重工、中國變壓器集團上海變壓器有限公司、江蘇華盛電氣股份有限公司、上海電氣電站集團等超導技術(shù)實際應用單位全面合作，不斷推動新技術(shù)在下游領域的應用。同時與上海格林賽新材料有限公司、上海材料所、上?；ぱ芯吭旱壬嫌萎a(chǎn)品研發(fā)單位強化合作，持續(xù)降低原材料成本，以期使產(chǎn)品更適應市場需求。

高溫超導帶材從實驗室，走上生產(chǎn)線，現(xiàn)在已經(jīng)逐步走向市場，幾年的快速跟進，我國的高溫超導帶材產(chǎn)業(yè)化能力也讓國際同行刮目相看。2015年11月在第4屆IEEE應用超導與電磁裝置國際會議由上海大學、上創(chuàng)超導聯(lián)合承辦，蔡傳兵任大會主席，吸引了300多位全球超導應用頂尖專家參加研討。

產(chǎn)業(yè)化破冰在即，機會只給準備好的人

高溫超導材料一直被業(yè)界看好，但是產(chǎn)業(yè)化之路仍然阻力重重，一方面仍有一定的技術(shù)難題和短板問題需要攻關(guān)，另一方面需要應用市場的跟進。

目前，發(fā)展超導材料已寫入《中國制造2025》，并有望列入新材料產(chǎn)業(yè)“十三五”規(guī)劃。業(yè)內(nèi)人士認為，隨著國家重視和產(chǎn)學研推動，高溫超導材料產(chǎn)業(yè)化和市場規(guī)?；瘧闷凭衷诩础乃追Q“人造太陽”的可控核聚變項目到醫(yī)療領域的核磁共振設備，高溫超導材料還可應用于智能電網(wǎng)、通信設備、軍用艦艇和電磁發(fā)射等國防項目，市場前景廣闊。日本早已制定了國家層面的超導戰(zhàn)略技術(shù)路線圖，德國、韓國等都已建成投入使用的超導電纜。高溫超導材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有國家戰(zhàn)略意義。美國超導公司和超能公司在2002年左右實現(xiàn)了二代超導材料的產(chǎn)業(yè)化并長期壟斷市場；2012年左右，日本、韓國、德國等涌現(xiàn)出多家可量產(chǎn)二代高溫超導材料的供應商。

目前，各國公司都在激烈競爭搶占技術(shù)制高點。在第二代高溫超導帶材的研究上，上創(chuàng)采用的是一條直流反應磁控濺射法制備緩沖層、溶膠涂覆法制備超導層的低成本技術(shù)路線，適于批量化生產(chǎn)，具有特色和優(yōu)勢。這一技術(shù)路線，被業(yè)界認為是最適合產(chǎn)業(yè)化的工藝路線。世界知名的美國超導公司也是采用化學溶液涂覆技術(shù)實現(xiàn)了大規(guī)模第二代高溫超導帶材的市場化生產(chǎn)，成為當今世界上最大的超導帶材供應商。

2011年公司成立之初立即啟動了高溫超導帶材生產(chǎn)設備的研發(fā)設計，采用自主設計國外定制關(guān)鍵元部件的方法快速地建成了國際先進水平的生產(chǎn)線。之后上創(chuàng)超導又打造了兩條生產(chǎn)線，各項指標已經(jīng)代表著國內(nèi)最高的技術(shù)水準。作為公司的技術(shù)負責人，蔡傳兵的口頭禪是“裝備是技術(shù)的承載體，不懂設備的技術(shù)人員就不是合格的研發(fā)人員“。經(jīng)過幾年實踐，證明了上創(chuàng)公司生產(chǎn)設備的自主研發(fā)能力，搶占了高溫超導帶材產(chǎn)業(yè)化的制高點對我國高溫超導帶材未來發(fā)展起到了關(guān)鍵性作用，。

根據(jù)規(guī)劃，上創(chuàng)公司超導帶材產(chǎn)業(yè)化及應用器件開發(fā)分為建設期、量產(chǎn)期和規(guī)模期三個階段。建設期內(nèi)，主要任務是加快基帶與超導帶材量產(chǎn)中試，完善上創(chuàng)上大聯(lián)合研發(fā)中心建設，強化人才隊伍建設。項目完成試產(chǎn)階段后進入量產(chǎn)期。量產(chǎn)期內(nèi)，生產(chǎn)規(guī)模和性價比得到大幅度提升，市場開發(fā)能力大大增強。第三階段規(guī)模期的投入重點在新廠區(qū)建設，用于擴大超導帶材產(chǎn)能、超導應用產(chǎn)品及相關(guān)自主知識產(chǎn)權(quán)裝備的生產(chǎn)。

不得不看到，這幾步都蘊含著很多困難和激烈的競爭。在高溫超導帶材產(chǎn)業(yè)化的道路上，上創(chuàng)超導要獲得更好的發(fā)展，仍然需要持續(xù)的投入，必須培養(yǎng)持續(xù)創(chuàng)新的能力。在引入資本的同時，構(gòu)建起科研團隊持續(xù)創(chuàng)新的激勵機制迫在眉睫。創(chuàng)新的主體是人才，有效的產(chǎn)學研合作需要很好的體制機制和人才評價及激勵政策。據(jù)悉，上海大學對蔡傳兵團隊國家“863”科研成果轉(zhuǎn)化的股權(quán)激勵因工商管理政策和“國資產(chǎn)權(quán)”等等原因還遲遲不能落實。在國家大力提倡科研人員創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)和上海市積極打造具有國際有影響力科創(chuàng)中心的今天，我們呼吁工商管理等有關(guān)部門積極推進國家科研成果轉(zhuǎn)化獎勵政策的落實，建立切實可行的實施辦法這樣才能真正調(diào)動廣大科技人員的積極性。唯有這樣才能持續(xù)保障足夠人才隊伍將高溫超導材料的夢想之光照進現(xiàn)實。