對(duì)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(shí)現(xiàn)零電阻?蛇@個(gè)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(mèng)想能否在上海實(shí)現(xiàn)?記者日前采訪(fǎng)獲悉,隨著國(guó)內(nèi)外對(duì)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(guó)際先進(jìn)水平,推動(dòng)超導(dǎo)材料在智能電網(wǎng)、發(fā)電機(jī)組、磁浮列車(chē)、雷達(dá)和遙感等多個(gè)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用,從而打開(kāi)藍(lán)海市場(chǎng)。
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(pán)卷起來(lái),一個(gè)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(xiàn)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,而是指相對(duì)于零下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(shí)現(xiàn)零電阻,由于實(shí)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(chǎng)空間。
以電網(wǎng)改造為例,2008年全國(guó)社會(huì)用電總量近35000億度,按目前中國(guó)輸電損耗率為8%—9%計(jì)算,中國(guó)每年損耗高達(dá)3000億度,相當(dāng)于3個(gè)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(guó)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(lái)替代傳統(tǒng)的高壓輸電線(xiàn),節(jié)省的費(fèi)用將會(huì)十分驚人。據(jù)了解,在美國(guó),超導(dǎo)電網(wǎng)的改造已經(jīng)開(kāi)始,2008年4月,美國(guó)紐約長(zhǎng)島的世界上第一條商業(yè)化高溫超導(dǎo)電纜投入運(yùn)行。上海近年來(lái)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(kāi)展超導(dǎo)電纜示范工程項(xiàng)目的建設(shè),在超導(dǎo)電纜成果轉(zhuǎn)化方面向前邁出了堅(jiān)實(shí)的一步。
當(dāng)然,讓超導(dǎo)材料邁過(guò)產(chǎn)業(yè)化門(mén)檻的過(guò)程并不簡(jiǎn)單,國(guó)內(nèi)外技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)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(huì)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(xiàn)進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化攻關(guān),力爭(zhēng)“抄小路”趕超國(guó)內(nèi)外同行。“雖然長(zhǎng)期來(lái)看,大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用還要經(jīng)歷較長(zhǎng)過(guò)程,但突破產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)這一步若實(shí)現(xiàn)領(lǐng)先,對(duì)整個(gè)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(tuán)隊(duì),經(jīng)過(guò)潛心研究公關(guān),上海超導(dǎo)公司已實(shí)現(xiàn)基帶國(guó)產(chǎn)化目標(biāo),并于去年10月用實(shí)驗(yàn)室小型裝置在自制基帶上制備出150米長(zhǎng)、能傳輸500安培的高溫超導(dǎo)帶材,目前公司已完成公里級(jí)生產(chǎn)線(xiàn)500平方米潔凈廠(chǎng)房建設(shè),首條生產(chǎn)線(xiàn)一半基于自主裝備,公里級(jí)帶材生產(chǎn)線(xiàn)已經(jīng)投產(chǎn),有望年底推出產(chǎn)品。明年生產(chǎn)線(xiàn)擴(kuò)建后,將實(shí)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(gè)領(lǐng)域得到應(yīng)用,充分“試水”商業(yè)化。例如,公司已開(kāi)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(chǎng)。
作為上海浦江學(xué)者之一,從海外歸來(lái)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(guó)與國(guó)外的差距并不算大,上海的大學(xué)目前已經(jīng)形成12項(xiàng)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)成果,并自主研發(fā)國(guó)內(nèi)首臺(tái)化學(xué)動(dòng)態(tài)涂層系統(tǒng),利用自主設(shè)計(jì)的連續(xù)化動(dòng)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(xiàn)!白屛覀冇行判牡氖牵虾S兄酆竦某瑢(dǎo)上下游工業(yè)基礎(chǔ)。在上游,我們與金山格林賽公司、上海化工研究院等合作,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(chǎng)、上海電機(jī)廠(chǎng)等合作,不斷推動(dòng)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(shí)間只有兩三年,技術(shù)路線(xiàn)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(duì)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(zhuān)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(duì)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(gè)全新的產(chǎn)業(yè)鏈集群雛形開(kāi)始在上海出現(xiàn)。