上創(chuàng)超導(dǎo)：讓夢(mèng)想照進(jìn)現(xiàn)實(shí)

蕊冰

近日中科院在上海組織召開的“高溫與高場(chǎng)超導(dǎo)材料及其應(yīng)用技術(shù)研討會(huì)”讓高溫超導(dǎo)材料引起了不少科學(xué)界的專家和投資者的關(guān)注。據(jù)統(tǒng)計(jì)2015年，全球超導(dǎo)技術(shù)市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到18億美元，預(yù)計(jì)到2022年，這一數(shù)據(jù)將增至58億美元，其中的超導(dǎo)材料不僅考驗(yàn)了一個(gè)國家的科研水平，更在產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程中引發(fā)了激烈的競(jìng)爭(zhēng)。

據(jù)悉，我國在高溫超導(dǎo)材料的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化領(lǐng)域目前處于世界先進(jìn)水平，發(fā)展?jié)摿蛻?yīng)用前景廣闊。在電力、通信、國防和醫(yī)療等領(lǐng)域均有超導(dǎo)需求，僅中科院高能物理所牽頭籌建的CEPC（環(huán)形正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)）-SPPC（超級(jí)質(zhì)子對(duì)撞機(jī)）項(xiàng)目就需約10萬公里量級(jí)的高溫超導(dǎo)材料，即便考慮到未來價(jià)格大幅下降，仍會(huì)帶來超過百億元的帶材市場(chǎng)。

在這樣充滿前景的領(lǐng)域內(nèi)拓展，是否會(huì)是一帆風(fēng)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(dǎo)材料就是其中一例。日前，記者走訪了上海上創(chuàng)超導(dǎo)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(dǎo)帶材從大學(xué)實(shí)驗(yàn)室?guī)狭似髽I(yè)化生產(chǎn)線，極大推進(jìn)了我國高溫超導(dǎo)材料的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。

科學(xué)家+企業(yè)家，把超導(dǎo)帶材從實(shí)驗(yàn)室?guī)仙a(chǎn)線

高溫超導(dǎo)材料到底為何物？

上海市高溫超導(dǎo)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任、上創(chuàng)超導(dǎo)技術(shù)總監(jiān)蔡傳兵正是專攻這一領(lǐng)域近30年的專家。他先后在中國科學(xué)院微系統(tǒng)所（原中科院上海冶金所）、日本大阪大學(xué)、英國伯明翰大學(xué)和德國萊布尼茨研究所等從事高溫超導(dǎo)材料研究，曾獲上?！捌纸瞬庞?jì)劃”支持從海外引進(jìn)，并在上海大學(xué)組建“超導(dǎo)與應(yīng)用技術(shù)研究中心”，后來發(fā)展成為上海市科委批準(zhǔn)的上海市高溫超導(dǎo)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室。

據(jù)他介紹，高溫超導(dǎo)材料是指在價(jià)格低廉的液氮溫度環(huán)境下具有零電阻效應(yīng)的氧化物超導(dǎo)材料。憑借獨(dú)特的零電阻特性，可以實(shí)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(dǎo)線的100多倍，這也意味著同等功率下使用超導(dǎo)帶材比銅鋁導(dǎo)線節(jié)省很多材料，在電力、電子、軍事和醫(yī)療等許多領(lǐng)域運(yùn)用都有重要意義。

從1911年第一次發(fā)現(xiàn)超導(dǎo)現(xiàn)象到1985年期間，超導(dǎo)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(dǎo)材料或傳統(tǒng)金屬超導(dǎo)材料。1986年，科學(xué)家的視角開始觸及到氧化物陶瓷材料，超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度超過液氮溫度，這類材料被稱為高溫超導(dǎo)材料。其實(shí)，高溫只是相對(duì)而言，其攝氏溫度仍是零下196度，但由于運(yùn)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(dǎo)帶材已發(fā)展到第二代。蔡傳兵介紹，第一代高溫超導(dǎo)帶材因?yàn)楸菊餍阅芎图夹g(shù)缺陷，成本難以下降，在市場(chǎng)上無法大規(guī)模推廣。第二代高溫超導(dǎo)帶材是基于金屬基帶上的薄膜外延技術(shù)，使高溫超導(dǎo)在電力工程中的廣泛應(yīng)用成為可能，材料成本大大低于第一代，具有極高的性價(jià)比，價(jià)格甚至有可能與現(xiàn)在常規(guī)的銅鋁導(dǎo)線在同一水平。

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

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

從德國回國后，蔡傳兵在上海大學(xué)組建研究團(tuán)隊(duì)，先后主持承擔(dān)了國家“863”、中德科技合作PPP、上海市重點(diǎn)、重大科技攻關(guān)項(xiàng)目等重大科研任務(wù)。團(tuán)隊(duì)掌握了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的高溫超導(dǎo)材料成材工藝和裝備技術(shù)，建立了獨(dú)特的低成本技術(shù)路線，在新型高效緩沖層和超導(dǎo)層人工磁通釘扎和厚度效應(yīng)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(chǎng)化產(chǎn)品，需要資本的合作和實(shí)體的投資。此時(shí)，蔡傳兵的老朋友，也一直默默關(guān)注國內(nèi)超導(dǎo)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的薛華實(shí)，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(xué)。薛華實(shí)博士畢業(yè)后長(zhǎng)期在中石油上海分公司任職，有多年企業(yè)管理經(jīng)驗(yàn)。蔡傳兵負(fù)責(zé)技術(shù)，薛華實(shí)負(fù)責(zé)資金。2011年年初，在上海市科委和上海大學(xué)的全力打造和指導(dǎo)下，這一黃金搭檔籌劃了上海市首家致力于高溫超導(dǎo)帶材產(chǎn)業(yè)化的超導(dǎo)公司。通過技術(shù)轉(zhuǎn)讓，上海大學(xué)資產(chǎn)管理有限公司以無形資產(chǎn)入股上創(chuàng)超導(dǎo)公司，約占公司1/3股權(quán)，與上海百村實(shí)業(yè)有限公司、上海創(chuàng)業(yè)投資有限公司及管理團(tuán)隊(duì)、技術(shù)團(tuán)隊(duì)等投資組建。這一刻，科學(xué)家加上企業(yè)家，高溫超導(dǎo)帶材從實(shí)驗(yàn)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(dǎo)材料公司，或?yàn)樯鲜泄?，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(dòng)上創(chuàng)超導(dǎo)產(chǎn)業(yè)化超導(dǎo)帶材的資金并不算多，即便與國內(nèi)其他超導(dǎo)企業(yè)比，也是較少的，然而公司針對(duì)超導(dǎo)帶材產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)設(shè)備投入一點(diǎn)都不比其他單位少，這主要得益于上創(chuàng)超導(dǎo)緊緊依托上海大學(xué)在超導(dǎo)領(lǐng)域的技術(shù)積累、人才力量和實(shí)驗(yàn)測(cè)試平臺(tái)。在市政府指導(dǎo)下的產(chǎn)學(xué)研高度融合，使上創(chuàng)超導(dǎo)僅用幾年時(shí)間趕上發(fā)達(dá)國家十幾年的超導(dǎo)發(fā)展之路，交出了令人滿意的答卷。

2015年《環(huán)球科學(xué)》的創(chuàng)新榜上，上創(chuàng)超導(dǎo)榜上有名?！董h(huán)球科學(xué)》是《美國科學(xué)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(shí)力與成果轉(zhuǎn)化能力、2015年重要成果、創(chuàng)新機(jī)制、創(chuàng)新人才培養(yǎng)、 對(duì)行業(yè)的推動(dòng)作用、在可持續(xù)發(fā)展方面所做的工作與規(guī)劃等13項(xiàng)指標(biāo)對(duì)眾多企業(yè)進(jìn)行評(píng)估，上創(chuàng)超導(dǎo)獲得認(rèn)可的原因在于，當(dāng)各類企業(yè)都在互聯(lián)網(wǎng)熱潮中激情高漲時(shí)，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(píng)價(jià)可謂中肯，上創(chuàng)超導(dǎo)自成立以來，就一直將重心放在設(shè)計(jì)、研發(fā)上。2011年上創(chuàng)超導(dǎo)成立，公司將有限的資金的絕大部分投入了生產(chǎn)設(shè)備的研發(fā)，而科研人員、設(shè)計(jì)制造，和管理人員均以遠(yuǎn)低于同行的薪酬，憑著對(duì)高溫超導(dǎo)帶材產(chǎn)業(yè)化的信心和執(zhí)著努力著。

僅用一年時(shí)間，2012年底潔凈廠房裝修和生產(chǎn)設(shè)備的自主設(shè)計(jì)與加工完畢，2013年5月國內(nèi)首條具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的第二代高溫超導(dǎo)生產(chǎn)線建成，再經(jīng)過60天的系統(tǒng)調(diào)試和攻關(guān)會(huì)戰(zhàn)，在上海這片中國經(jīng)濟(jì)發(fā)展最強(qiáng)勁的熱土上實(shí)現(xiàn)了千米帶材的試生產(chǎn)。

2013年，我國第一根千米級(jí)第二代高溫超導(dǎo)帶材在上海上創(chuàng)超導(dǎo)科技有限公司位于奉賢工業(yè)區(qū)內(nèi)的超導(dǎo)生產(chǎn)車間內(nèi)正式下線，這是國內(nèi)第一條單根長(zhǎng)度達(dá)千米的第二代高溫超導(dǎo)帶材，標(biāo)志著我國高溫超導(dǎo)技術(shù)向產(chǎn)業(yè)化又邁進(jìn)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(jí)生產(chǎn)線，可以制造20毫米寬以上的第二代高溫超導(dǎo)帶材，通過分條切割，大大提高了超導(dǎo)帶材的產(chǎn)能。超導(dǎo)帶材的結(jié)構(gòu)指標(biāo)和載流性能經(jīng)第三方檢測(cè)表明處于世界先進(jìn)行列。

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

這樣的速度得益于公司對(duì)研發(fā)的投入和研發(fā)團(tuán)隊(duì)的努力。上創(chuàng)超導(dǎo)的研發(fā)團(tuán)隊(duì)幾乎全部是上海大學(xué)的高溫超導(dǎo)帶材團(tuán)隊(duì)。這個(gè)團(tuán)隊(duì)骨干成員有個(gè)共同特點(diǎn)，就是具有在中國科學(xué)院的學(xué)習(xí)或工作背景。他們來自中國科學(xué)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(jī)所和中科院合肥物質(zhì)研究院等單位，這樣的學(xué)術(shù)背景使團(tuán)隊(duì)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(tuán)隊(duì)在同領(lǐng)域中開展合作與競(jìng)爭(zhēng)，積極爭(zhēng)取并承擔(dān)了國家和地方多項(xiàng)重大科技攻關(guān)項(xiàng)目。也正是有這樣的勇氣和信心，經(jīng)過幾年的自強(qiáng)不息努力，使上海大學(xué)在第二代高溫超導(dǎo)帶材的基礎(chǔ)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(dǎo)技術(shù)持續(xù)領(lǐng)先，公司一方面委托上海大學(xué)開展技術(shù)攻關(guān)，充分利用上海大學(xué)的多學(xué)科優(yōu)勢(shì)。另一方面同上海電纜研究所、中船重工、中國變壓器集團(tuán)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(tuán)等超導(dǎo)技術(shù)實(shí)際應(yīng)用單位全面合作，不斷推動(dòng)新技術(shù)在下游領(lǐng)域的應(yīng)用。同時(shí)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(qiáng)化合作，持續(xù)降低原材料成本，以期使產(chǎn)品更適應(yīng)市場(chǎng)需求。

高溫超導(dǎo)帶材從實(shí)驗(yàn)室，走上生產(chǎn)線，現(xiàn)在已經(jīng)逐步走向市場(chǎng)，幾年的快速跟進(jìn)，我國的高溫超導(dǎo)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(yīng)用超導(dǎo)與電磁裝置國際會(huì)議由上海大學(xué)、上創(chuàng)超導(dǎo)聯(lián)合承辦，蔡傳兵任大會(huì)主席，吸引了300多位全球超導(dǎo)應(yīng)用頂尖專家參加研討。

產(chǎn)業(yè)化破冰在即，機(jī)會(huì)只給準(zhǔn)備好的人

高溫超導(dǎo)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(yīng)用市場(chǎng)的跟進(jìn)。

目前，發(fā)展超導(dǎo)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(rèn)為，隨著國家重視和產(chǎn)學(xué)研推動(dòng)，高溫超導(dǎo)材料產(chǎn)業(yè)化和市場(chǎng)規(guī)?；瘧?yīng)用破局在即。從俗稱“人造太陽”的可控核聚變項(xiàng)目到醫(yī)療領(lǐng)域的核磁共振設(shè)備，高溫超導(dǎo)材料還可應(yīng)用于智能電網(wǎng)、通信設(shè)備、軍用艦艇和電磁發(fā)射等國防項(xiàng)目，市場(chǎng)前景廣闊。日本早已制定了國家層面的超導(dǎo)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(dǎo)電纜。高溫超導(dǎo)材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有國家戰(zhàn)略意義。美國超導(dǎo)公司和超能公司在2002年左右實(shí)現(xiàn)了二代超導(dǎo)材料的產(chǎn)業(yè)化并長(zhǎng)期壟斷市場(chǎng)；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(dǎo)材料的供應(yīng)商。

目前，各國公司都在激烈競(jìng)爭(zhēng)搶占技術(shù)制高點(diǎn)。在第二代高溫超導(dǎo)帶材的研究上，上創(chuàng)采用的是一條直流反應(yīng)磁控濺射法制備緩沖層、溶膠涂覆法制備超導(dǎo)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(shì)。這一技術(shù)路線，被業(yè)界認(rèn)為是最適合產(chǎn)業(yè)化的工藝路線。世界知名的美國超導(dǎo)公司也是采用化學(xué)溶液涂覆技術(shù)實(shí)現(xiàn)了大規(guī)模第二代高溫超導(dǎo)帶材的市場(chǎng)化生產(chǎn)，成為當(dāng)今世界上最大的超導(dǎo)帶材供應(yīng)商。

2011年公司成立之初立即啟動(dòng)了高溫超導(dǎo)帶材生產(chǎn)設(shè)備的研發(fā)設(shè)計(jì)，采用自主設(shè)計(jì)國外定制關(guān)鍵元部件的方法快速地建成了國際先進(jìn)水平的生產(chǎn)線。之后上創(chuàng)超導(dǎo)又打造了兩條生產(chǎn)線，各項(xiàng)指標(biāo)已經(jīng)代表著國內(nèi)最高的技術(shù)水準(zhǔn)。作為公司的技術(shù)負(fù)責(zé)人，蔡傳兵的口頭禪是“裝備是技術(shù)的承載體，不懂設(shè)備的技術(shù)人員就不是合格的研發(fā)人員“。經(jīng)過幾年實(shí)踐，證明了上創(chuàng)公司生產(chǎn)設(shè)備的自主研發(fā)能力，搶占了高溫超導(dǎo)帶材產(chǎn)業(yè)化的制高點(diǎn)對(duì)我國高溫超導(dǎo)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(dǎo)帶材產(chǎn)業(yè)化及應(yīng)用器件開發(fā)分為建設(shè)期、量產(chǎn)期和規(guī)模期三個(gè)階段。建設(shè)期內(nèi)，主要任務(wù)是加快基帶與超導(dǎo)帶材量產(chǎn)中試，完善上創(chuàng)上大聯(lián)合研發(fā)中心建設(shè)，強(qiáng)化人才隊(duì)伍建設(shè)。項(xiàng)目完成試產(chǎn)階段后進(jìn)入量產(chǎn)期。量產(chǎn)期內(nèi)，生產(chǎn)規(guī)模和性價(jià)比得到大幅度提升，市場(chǎng)開發(fā)能力大大增強(qiáng)。第三階段規(guī)模期的投入重點(diǎn)在新廠區(qū)建設(shè)，用于擴(kuò)大超導(dǎo)帶材產(chǎn)能、超導(dǎo)應(yīng)用產(chǎn)品及相關(guān)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)裝備的生產(chǎn)。

不得不看到，這幾步都蘊(yùn)含著很多困難和激烈的競(jìng)爭(zhēng)。在高溫超導(dǎo)帶材產(chǎn)業(yè)化的道路上，上創(chuàng)超導(dǎo)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(shí)，構(gòu)建起科研團(tuán)隊(duì)持續(xù)創(chuàng)新的激勵(lì)機(jī)制迫在眉睫。創(chuàng)新的主體是人才，有效的產(chǎn)學(xué)研合作需要很好的體制機(jī)制和人才評(píng)價(jià)及激勵(lì)政策。據(jù)悉，上海大學(xué)對(duì)蔡傳兵團(tuán)隊(duì)國家“863”科研成果轉(zhuǎn)化的股權(quán)激勵(lì)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(shí)。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(jìn)國家科研成果轉(zhuǎn)化獎(jiǎng)勵(lì)政策的落實(shí)，建立切實(shí)可行的實(shí)施辦法這樣才能真正調(diào)動(dòng)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(duì)伍將高溫超導(dǎo)材料的夢(mèng)想之光照進(jìn)現(xiàn)實(shí)。