對于超導(dǎo)的第一印象,許多人還停留在中小學(xué)物理課本上:超低溫的環(huán)境中,材料能實現(xiàn)零電阻。可這個神奇的技術(shù),要大規(guī)模應(yīng)用到電網(wǎng)建設(shè),似乎還很遙遠(yuǎn)。
夢想能否在上海實現(xiàn)?記者日前采訪獲悉,隨著國內(nèi)外對于超導(dǎo)材料研究的加速,上海第二代高溫超導(dǎo)材料攻關(guān)正進(jìn)入關(guān)鍵期,若能形成技術(shù)突破,有望追趕國際先進(jìn)水平,推動超導(dǎo)材料在智能電網(wǎng)、發(fā)電機組、磁浮列車、雷達(dá)和遙感等多個領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用,從而打開藍(lán)海市場。
在上海超導(dǎo)公司、上創(chuàng)超導(dǎo)公司等近兩年新成立的超導(dǎo)帶材產(chǎn)業(yè)攻關(guān)基地,記者領(lǐng)略了第二代高溫超導(dǎo)材料的“神奇”——它不像傳統(tǒng)電纜那么粗壯笨重,核心傳導(dǎo)層薄如蟬翼,輕若鴻毛。1000米的超導(dǎo)帶材,就像皮尺一樣,可盤卷起來,一個人就可以輕松拿起,更關(guān)鍵的是,它的輸電能力比同尺寸銅導(dǎo)線高出百倍。
上海超導(dǎo)公司首席科學(xué)家李貽杰教授告訴記者,“高溫超導(dǎo)”的概念,并非老百姓心目中的日!案邷亍保侵赶鄬τ诹阆270攝氏度的低溫超導(dǎo)而言,高溫超導(dǎo)能在零下196攝氏度(77K)實現(xiàn)零電阻,由于實現(xiàn)零下196攝氏度低溫環(huán)境的成本大幅降低,因此顯露出廣闊的市場空間。
以電網(wǎng)改造為例,2008年全國社會用電總量近35000億度,按目前中國輸電損耗率為8%—9%計算,中國每年損耗高達(dá)3000億度,相當(dāng)于3個投資在1200億元以上的核電站總發(fā)電量。而上海市用電量約占全國的3.6%,每年損耗將達(dá)到112億度電,折合人民幣100多億元。可以想象,如果使用超導(dǎo)電纜來替代傳統(tǒng)的高壓輸電線,節(jié)省的費用將會十分驚人。據(jù)了解,在美國,超導(dǎo)電網(wǎng)的改造已經(jīng)開始,2008年4月,美國紐約長島的世界上第一條商業(yè)化高溫超導(dǎo)電纜投入運行。上海近年來也在示范應(yīng)用上加大力度,上海電纜研究所于2011年組織了多家單位開展超導(dǎo)電纜示范工程項目的建設(shè),在超導(dǎo)電纜成果轉(zhuǎn)化方面向前邁出了堅實的一步。
當(dāng)然,讓超導(dǎo)材料邁過產(chǎn)業(yè)化門檻的過程并不簡單,國內(nèi)外技術(shù)競爭也日益激烈。市經(jīng)信委總工程師馬靜表示,上海正處于從小試到中試放大的階段,由一批海歸科學(xué)家和高校教授領(lǐng)銜,與社會資本相結(jié)合,分別按照“物理法”、“化學(xué)法”不同的技術(shù)路線進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化攻關(guān),力爭“抄小路”趕超國內(nèi)外同行。“雖然長期來看,大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用還要經(jīng)歷較長過程,但突破產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)這一步若實現(xiàn)領(lǐng)先,對整個智能電網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的意義是非常深遠(yuǎn)的”。
超導(dǎo)攻關(guān)每一步向前,都不容易。李貽杰介紹,依托上海交大的科研團隊,經(jīng)過潛心研究公關(guān),上海超導(dǎo)公司已實現(xiàn)基帶國產(chǎn)化目標(biāo),并于去年10月用實驗室小型裝置在自制基帶上制備出150米長、能傳輸500安培的高溫超導(dǎo)帶材,目前公司已完成公里級生產(chǎn)線500平方米潔凈廠房建設(shè),首條生產(chǎn)線一半基于自主裝備,公里級帶材生產(chǎn)線已經(jīng)投產(chǎn),有望年底推出產(chǎn)品。明年生產(chǎn)線擴建后,將實現(xiàn)年產(chǎn)帶材300千米。上海超導(dǎo)公司副總經(jīng)理洪智勇表示,在大規(guī)模應(yīng)用于電網(wǎng)建設(shè)之前,高溫超導(dǎo)也能夠在多個領(lǐng)域得到應(yīng)用,充分“試水”商業(yè)化。例如,公司已開始研發(fā)超導(dǎo)感應(yīng)加熱器,可在冶金領(lǐng)域?qū)︺~鋁的物質(zhì)加熱,由于超導(dǎo)體的零電阻特性,其效率可以達(dá)到90%以上,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出常規(guī)感應(yīng)加熱設(shè)備50%的效率,這一設(shè)備有望在近期推向市場。
作為上海浦江學(xué)者之一,從海外歸來的上創(chuàng)超導(dǎo)公司副總經(jīng)理兼技術(shù)總監(jiān)蔡傳兵教授表示,第二代超導(dǎo)帶材就技術(shù)而言,中國與國外的差距并不算大,上海的大學(xué)目前已經(jīng)形成12項自主知識產(chǎn)權(quán)成果,并自主研發(fā)國內(nèi)首臺化學(xué)動態(tài)涂層系統(tǒng),利用自主設(shè)計的連續(xù)化動態(tài)沉積系統(tǒng),走通了第二代高溫超導(dǎo)帶材的低成本技術(shù)路線!白屛覀冇行判牡氖,上海有著雄厚的超導(dǎo)上下游工業(yè)基礎(chǔ)。在上游,我們與金山格林賽公司、上;ぱ芯吭旱群献,持續(xù)降低原材料成本;在下游,我們與包括上海電纜研究所、上海電纜廠、上海電機廠等合作,不斷推動新技術(shù)在下游領(lǐng)域的應(yīng)用。大家一起努力,盡快形成上海超導(dǎo)研究的產(chǎn)業(yè)鏈集群!
盡管成立時間只有兩三年,技術(shù)路線不一,但在上海超導(dǎo)公司和上創(chuàng)超導(dǎo)公司,記者都看到了精干而高效率的研發(fā)隊伍,科研人員的比率均達(dá)到70%—80%,海歸學(xué)者領(lǐng)銜、高校專家助陣、中青年學(xué)者擔(dān)當(dāng)骨干的層次明晰的研發(fā)隊伍干勁十足,不分晝夜加快攻關(guān),產(chǎn)業(yè)鏈下游的應(yīng)用企業(yè)也整裝待發(fā),一個全新的產(chǎn)業(yè)鏈集群雛形開始在上海出現(xiàn)。