第二届上海大学十大学术进展候选项目简介

（申报编号：XSJZ-202213)

一、学术进展名称及负责人：

高温超导涂层导体成材机理及强电应用

蔡传兵（上海大学理学院物理系教授）

二、项目背景：

超导材料具有零电阻、完全抗磁性和宏观量子效应等诸多奇特性质，基于液氦的低温超导材料推动了医用核磁共振成像、高能物理加速器和受控核聚变等技术的发展。与低温超导材料相比，基于液氮的高温超导材料在运行温度、临界电流以及临界磁场等方面有着更为优异的性能。《国家中长期科学和技术发展规划纲要》、《中国制造2025》均把高温超导技术确立为新材料前沿技术之一，是未来高技术更新换代的重要基础，也是国家重点关注与培育的战略新兴产业。REBaCuO高温超导材料具有液氮温区更高的临界电流密度和临界磁场，是超导应用中解决液氦资源缺乏、避免国外卡脖子的必然选择。

三、学术进展及创新点：

针对REBaCuO材料实用化瓶颈问题，系统研究超导薄膜的外延生长和织构机理，攻克连续化制备和高效成材的关键技术难题，实现超导涂层导体产业化制备，主要创新点如下：

1.发明了超导薄膜复合组分和多层结构，解决了厚度诱导的织构取向和临界电流密度下降的世界性难题。

2. 提出了REBaCuO 薄膜外延生长新机理，发明了新型低氟溶胶组分和减压烧结技术，突破产业化中超导层制备效率低下的瓶颈问题，实现了超导层的高效制备。

3.首创了全密封薄膜流延涂敷、动态生长和在线监测等成套新技术，创建了具有自主知识产权的高温超导涂层导体生产线。

四、研究成果及应用情况、学术及社会影响：

1. 代表性成果（论著、专利及获奖）

项目组获得相关授权专利36项，其中发明专利22项，国际专利2项；发表论文160余篇；牵头制定国家相关技术标准2项；牵头制定国家技术标准《电子学特性测量—大面积超导薄膜的局域临界电流密度及其分布》编号GB/T 39843-2021/IEC 61788-17:2013；牵头制定国家技术标准《第二代高温超导长带临界电流及其沿长度方向均匀性测量》编号GB/T 20191892-T-491）。两个标准分别于2021年10月、2022年10月由国家市场监督管理总局国家标准化管理委员会发布。

（1）上海大学高温超导带材团队：第22届中国国际工业博览会创新引领奖（2020）；中国产学研合作创新奖（2020）。

（2）科研成果或团队曾被央视《透视新科技》邀请团队负责人蔡传兵科普高温超导电缆（2022年4月）。

（3）成果转化创新企业荣获：“2016中国好材料”最具投资价值企业奖、“2016年军民两用技术十大创新企业”和国家工信部举办的“首届中国军民两用技创新应用大赛”铜奖等。

2. 学术及社会影响

项目在高温超导涂层导体的关键基础问题、关键制备技术和产业化装备等方面取得了重要突破，建立了我国具有自主知识产权的高温超导带材生产线，实现了第二代高温超导带材产业化，填补了国内空白；打破了美日等发达国对中国高温超导材料市场的垄断，对我国超导电力应用特别是军工产品研发具有深远意义。

项目成果自2011年以来，先后在多所单位进行了产学研合作和技术推广与应用，这些单位利用项目超导带材成品及加工技术进行了传统技术的升级，提高了创新能力，促进了创新产品的产生和产能产值的增长。

图1 团队获奖 图2 央视节目

图3 2022市教委重大贡献立功 图4 2021年11月中国首条公里级

高温超导电缆在上海中心城区投运启动