在怀柔科学城大科学装置旁，“手搓”一个高温超导的未来

头像

怀柔融媒

2026-06-02 08:47发布于北京北京市怀柔区融媒体中心官方账号

2026年，能源竞争日趋激烈。围绕可控核聚变——这一人类能源终极解决方案，各国的科技竞争也日益白热化。在北京怀柔科学城，综合极端条件实验装置、高能同步辐射光源等大科学装置静静伫立，成为验证实验室“金点子”的大国重器。而在它们不远处，中国科学院物理研究所，一群年轻的科研人员，正在用最“笨拙”的坚持，硬生生地“手搓”一条高温超导自主创新之路，为可控核聚变等未来能源贡献中国力量。

图片
北京怀柔科学城

图片
中国科学院物理研究所怀柔园区

“哐……哐……哐”

在中国科学院物理研究所高温超导材料与应用研发平台，低温制冷机的压缩机差不多每隔一秒便会发出低沉的“喘息”声，它成为这里独特的时间刻度。

戴着黑框眼镜，穿着黑T恤的杨芃焘从实验柜里，双手捧出来一个圆饼状的材料。记者掂了掂，挺沉。

杨芃焘是这里的副主任工程师。他像宝贝一样捧着的圆饼呈黑色，比普通的光盘要大一圈，有3公斤重，它是制造高温超导带材的关键原料。

超导是一种在极低温下没有电阻、电流传输无损耗的现象。1986年，科学家首次在陶瓷材料中发现高温超导；1987年，中国科学院赵忠贤团队独立发现液氮温区高温超导体，成本大幅下降。早期超导陶瓷易碎、难加工，后来它被制成比A4纸还薄的柔性超导带材，核心原料便是眼前圆形的“靶材”。

这种原料不是天然形成，它需要把氧化钇、碳酸钡、氧化铜等原料按精确比例混合，充分研磨，高温烧结后通氧获得超导性能。黑色的超导粉体被压制成不同规格的圆形“靶材”，进而被制造成“带材”。

图片
超导靶材

图片
超导带材

而仅仅在两年前，全球的高温超导靶材绝大部分需要从日本进口。杨芃焘指着面前的圆形靶材告诉记者，像这样一块材料，进口差不多要2.5万元。单块靶材可以制成超导带材的长度差不多在3千米，对应价值超过100万元！日本使用的原料稀土来自中国，但技术封锁严重制约了我国的高温超导研究。“从日本定制的超导靶材调整组分要等几个月，一年能做的验证实验屈指可数！还随时面临被卡脖子的风险！”　　

2024年，国家启动重大专项，主攻高温超导材料及应用。作为可控核聚变的关键材料，各国都投入了巨大的力量，抢占技术高地，以期实现聚变装置原材料自主可控，保障国家能源安全。

杨芃焘所在的高温超导材料与应用研发平台，部分研究成果，便是实现了靶材研发和制备的自主化。“我们实现了粉体、靶材的全国产化，成本大幅下降，组分迭代速度提升一个数量级，最新组分的性能已经超过日本进口产品，掌握了核心主动权。”

图片

图片

图片
高温超导材料与应用研发平台一角

被“卡脖子”的滋味，早在2019年杨芃焘就深有体会。

这一年，他来到中国科学院物理所做博士后研究，参与综合极端条件实验装置的搭建，装置中部分设备就使用了高温超导带材。这个装置是怀柔科学城的“国之重器”，它将极低温、超高压、强磁场、超快光场四种极端条件综合在一起，能在这里完成其他地方进行不了的实验。

不过，2019年正值中美贸易摩擦，建设实验装置的许多设备需要从国外购买，货期一再延后，科研人员的压力非常大。“综合极端条件实验装置建设团队联合所里擅长装置研制的力量，自主攻克了核心设备与关键部件的难题，最终在节点前完成研发，达到所有验收指标。那段经历让我深刻感受到，很多事情必须自己做，才更可控。”

要自主可控并非易事。在高温超导带材领域，实现靶材的自主突破只是第一步，最艰难的，在于靠自己的力量，研发出将“靶材”变为“带材”的设备。

超导材料，做成极薄的超导层才能发挥作用。实际应用时，还需要叠加基带层、隔离层、种子层、缓冲层、超导层、保护层等共9层结构，才能让它稳定导电、不易断裂。这种超薄、多层、高精度的特性，对加工技术和生产设备都提出了极高要求。　

以核心的镀膜设备为例，进口一台设备需要约1200万元，而且采购的周期长达两年。当时，杨芃焘所在的实验室从来没有使用过这样的设备，如果从国外采购再进行研究，项目进度会被无限拖慢。

团队里，包括杨芃焘在内的几个30出头的年轻人，开始有了一个近乎“疯狂”的想法：自己造！　

“我们没见过、没用过这类生产型设备，做过设备研制的人都觉得我们在开玩笑。”

杨芃焘抱着双臂，耸了耸肩。“说真的，我要是个外人，也会觉得这群人疯了。但是，当时我们的想法是，中国科学院物理研究所是高温超导的发源地，赵忠贤院士团队发现了高于液氮温度的铜基超导，我们团队内心有信念、有责任感，我们能做好！”

不过，丰满的理想往往需要面对骨感的现实。几个学物理的博士，如何去造出一台生产设备并实现它的高精度运转？中国科学院物理研究所里，做机械、电气、软件的年轻老师们加入进来。2025年年初组成了7人攻坚小团队，从0开始研发设备。

没有参考案例，只有头脑中的原理、模型。要实现从无到有，除了有“热情”，还需要“笨拙”的勤奋努力。

“那段时间大家每天工作到凌晨一两点，安装调试设备经常到三四点，持续了近半年，都没有怨言。一点点对接细节，画出三百多张图纸，整套设备完全是‘手搓’（自主研发）出来的。核心部件由物理所工厂加工，当天发现问题，连夜加班，第二天早上就能装回去测试，迭代速度极快。最终我们用一年时间做成了这套设备，成本较进口产品大幅降低。用这套自研设备，搭配我们自己做的原料，做出的超导带材性能达到世界一流水准。”

眼下，7人攻坚团队，已经发展到20多人的高温超导材料与应用团队，包括年轻老师、博士和博士后，平均年龄不到35岁。具有自主知识产权的关键生产设备和综合表征设备也在不断更新迭代中。

2026年3月，在北京市和怀柔区的支持下，由物理所孵化的北京物科超导科技有限公司在怀柔科学城注册成立，科技成果走出实验室，走向产业化。目前，物理所已经建成了粉体靶材制备、核心设备自研、关键工艺自控的全链条研发试验线，制备的超导带材样品，性能达到商业超高水平。公司也将充分借鉴搭建研发试验线的经验，经过优化的第二条中试线将很快建成。2026年下半年，公司即将入驻北京怀柔仪器和传感器有限公司所运营的工信部标准级孵化器，开展后续中试及产业化工作。

杨芃焘带记者去看了一台他们自研的样机。这是一个周身银色的“大家伙”。在安放它的这间实验室里，能看到大大小小不同尺寸的螺丝钉，一张用于画图和分析零部件的长条桌，一个密密麻麻写着实验中发现问题的白板。

杨芃焘拿起一卷“带材”，坚定地说：“像这卷‘带材’要30多万，成本这么高它是无法广泛应用的。我们争取再努努力，把它的成本打掉一半！”

采访的最后，我问了杨芃焘两个问题。

一个是，“从0到1更难，还是1到100更难？”

他说：“没接触产业前，我以为0到1最难，科学突破最关键。真正进入产业才发现，1到100比想象中难很多。科研允许失败，做出一个好样品就算成功；产业化必须考虑成本、工期、良品率、稳定性、用户需求、市场生存能力，考虑不周全就可能浪费大量资源。现在我们做科研，会从产业角度倒推：材料设计是否适合批量制备？成本是否可控？工艺窗口是否够宽？不能只在实验室好做，到产线就不行。我们把产业需求反馈到科研，把工程问题提炼成科学课题，然后去攻关，既做科学研究，又推进产业化，实现双向正向促进。”　　

我再问，“你想对十年后的自己说什么？”

他回答：“我们团队的目标是星辰大海。我们想让超导技术真正普及，像锂电池和半导体一样，走进各行各业、走进普通人生活，包括输电、核磁共振、磁悬浮、可控核聚变发电……希望十几年后，超导不再是遥不可及的技术，而是大家日常都能用到的东西。不过，更务实一点，我们要把研发线做稳，推进第二代产线升级，提升带材性能、降低成本，真正实现国产化替代。”　

图片









记者手记


杨芃焘是一个眼中有光的人。这束光，是说出“我们能行”时的坚定，也是想让高温超导“飞入寻常百姓家”时的赤诚。它带着理想主义的炽热，却又务实、朴素。没有豪言壮语，只有年轻科研人员的一双双手、一沓沓图纸、一个个深夜，亲手“搓”出属于中国的高温超导带材，铺就一条能源自主的路。站在物理所顶楼，环顾四周，目之所及，是怀柔科学城中的一座座国之重器。这些大科学装置如同一根根藤，生长出枝枝蔓蔓，连接到不同前沿领域，它们，成为托举中国科技自立自强的坚强底气。

【转载请注明来源：北京怀柔公众号】

来源：北京新闻广播
编辑：杨蕊