我们平常所能见到的导电材料，比如金属材料料等，不管怎么想方设法降低电阻率，电阻率都不可能为零。那么当电流很大或者输电线路很长时，总有很大一部分电能会损耗在导线上。

随着城市的发展，许多大城市地下管网繁多，地下各类管（隧）道错综复杂，电缆敷设的空间非常有限，采用传统电缆安装敷设的难度也越来越大，且安装维护成本都将大幅提升，利用现有排管或电缆隧道以高温超导电缆取代现有的常规电缆，可以成倍提升地下电网输电容量，很好地解决负荷的增长和地下空间有限之间的矛盾。

高温超导输电，是当前电力行业研发的先进技术前沿之一，被誉为“下一代电力传输战略性技术”。所谓高温超导，指的是在相对于绝对零度而言的接近-200℃的液氮环境下，利用超导材料实现低电压等级的大容量输电。日前，在这一技术领域，中国迎来了新的突破。

高温超导热加工技术新突破

高温超导技术，是实现大飞机、悬浮交通、船舶等高端制造行业发展的关键技术，由于其独特的运行温度和液氮相对廉价的优势，成为各方研究热点。

早在2012年，中国科学院院士、我国高温超导研究奠基人之一赵忠贤，就提出了研制兆瓦级高温超导磁体感应加热装置的设想。“当时，全球仅德、韩各有一台工业级超导感应加热装置，分别为720千瓦和300千瓦，‘兆瓦级’则是空白。其关键技术一直被发达国家视为核心秘密，这也导致我国高性能铝材严重依赖进口。”近日，上海市超导材料及系统工程中心主任洪智勇在接受科技日报记者采访时说。

2013年1月，江西联创光电科技股份有限公司（以下简称联创光电）协同上海超导科技股份有限公司、北京交通大学等成立联创超导技术团队，由北京交通大学教授戴少涛担任总负责人。为了更好地搞研发，江西联创光电超导应用有限公司（以下简称联创超导）应运而生，其股东一个是江西省电子集团，一个是联创光电。

自主研发“兆瓦级”有两大“高墙”需要翻越。“一是产品自主创新程度高，无同类参照标准；二是设备复杂，标准覆盖范围广，相当于从零开始。”戴少涛告诉记者。“最大的困难是决策。”联创超导董事长伍锐说，“赵院士提出研究方向的时候，董事会认为这类高科技设备的投资失败的可能性大，对于到底做不做有过犹豫。”

作为江西老牌上市公司，联创光电尝到过科学和技术联手带来的红利，其产品在神舟飞船和登月车上均有应用。“底气来源于经验，志气来源于情怀。”伍锐说，“最后大家一致决定，一定要攻下这个‘山头’！”

在联创超导的试验车间里，随着红色按钮的按下，电机带动直径446毫米、长度1335毫米、重量562公斤的铝棒高速旋转。20℃、200℃、400℃……温度检测表里的数据持续上升。18分钟后，铝棒温度达到设定的450℃。汗流浃背的伍锐双拳紧握，激动地喊道：“样机成了！”那一刻，时间定格在2019年3月8日。一路走来，六载春秋，团队“屡败屡战”，历经了20多次的自我否定、自我颠覆、自我修正。

时任联创超导总工程师的蒋国忠告诉记者：“蹚一条自主创新的路并不容易。不仅可参考的文献、试验数据很少，而且面对的还是‘巨人’般的技术壁垒——大型高温超导磁体电—磁—热—力多物理场耦合仿真技术、大型高温超导磁体结构设计……”2015年6月，样机的主轴因没有克服尖峰扭矩导致断裂，项目被迫停摆。“当时主轴是进口最好的，谁也没想到这么好的配件都顶不住。”蒋国忠说。为了突破难点，团队决定推倒重来。“那段时间挺熬人，吃住都在车间，回房就瘫倒在床上，睡又睡不着，脑子里不停地回想主轴的问题。我们花了4个月重做仿真样机、匹配双电机，研发才得以为继。”蒋国忠的办公室就设在车间的二楼，推开门就能看见样机。

千锤百炼，苍天不负。2019年7月1日，在中国有色金属工业协会举行的技术鉴定会上，专家一致认定：该项目是“国际上首次研制成功的最大的兆瓦级超导感应加热装置”。戴少涛告诉记者：“设备的加热技术是全球唯一能对400毫米以上大口径金属工件进行芯表同步超均匀快速加热的方法。相对于国际上几百千瓦级的水平，‘兆瓦级’好比汽车发动机排量从零点几到了2.0，应用空间一下打开了。”

高温超导在电动悬浮领域的新突破

如果说从北京到上海1200公里坐火车两小时就能到达，听起来是不是像开玩笑？时速600公里的列车的确尚未实际应用，但在不久的将来也许就会成为现实。

近日，由中车长春轨道客车股份有限公司自主研制的国内首套高温超导电动悬浮全要素试验系统，完成了首次悬浮运行，这标志着我国在高温超导电动悬浮领域实现重要技术突破。在试验过程中，试验车在行驶68米后进入悬浮区，此时被加速至时速50公里，进入悬浮区后车辆支撑轮脱离走行面，成功进入电动悬浮阶段，持续4秒，试验取得了圆满成功。虽然只有短短的4秒钟，却让高温超导电动悬浮列车离我们又近了一大步，而这种列车的运行速度，轻松就可以达到每小时600公里以上。

所谓超导是指在极低的温度下，某些材料的电阻消失，也就是零电阻的现象，很多物质要在零下250℃以下才能实现超导。而能够在液氮的温度，也就是在零下196℃以上实现超导状态，就算是高温超导了。因此，高温超导电动磁悬浮系统中的高温，并不是几百几千度的温度，而是接近零下200℃。

高温超导电动悬浮，是一种将高温超导技术和磁悬浮技术相结合的新型交通工具。该技术利用了高温超导材料的零电阻特性，可以通入大电流、产生强磁场，再通过车载超导磁体与地面线圈磁场的相互作用，实现靠磁力支撑、导向、驱动的无接触运输方式。

上海交通大学电气工程系副教授 吴蔚：它会带来一些额外的好处，一个是车载的高温超导磁体可以使用低成本的制冷方式，来维持车载磁体零电阻传输大电流的优点。另外，它虽然是一种电磁铁，但是一旦给它注入电流，它是可以在完全没有电力供应的状态下工作的。

专家用一根绳子绑定金属扳手进行试验，在距离超导电磁体30厘米时，扳手就被牢牢吸引住了。

上海交通大学电气工程系副教授 吴蔚：我们通过这种方式给大家建立一个直观感受，它的磁场大概有多强。从定量的角度来说，它在磁体内部最大的磁场能够到达3个特斯拉，特斯拉是一个磁感应强度的单位，是地磁场的大概10万倍。磁力强是磁浮制式能够实现更大的悬浮和导向间隙的一个前提条件，意味着车辆安全控制可以做得更加高，第二个它的轨道建造成本就可以显著减小。

高温超导电动悬浮技术，被认为是当前世界轨道交通技术的“制高点”之一。这项前沿科技，将会给未来出行带来什么样的改变？高温超导电动悬浮是一种高技术、大产业的新型交通工具。它能够带动电学、电磁学、材料学等基础学科的发展，而且能够推动电力电子、通信、基建等上下游产业链的发展。此外，时速可达600公里以上的运行，也将优化交通运行。

哪些“卡脖子”关键技术被突破？

高温超导电动悬浮，妥妥的高科技，它是车轨高度耦合的大系统，涉及的关键技术非常之多。按照技术体系，可以分为系统集成、车辆、线路轨道、牵引供电、运行控制以及安全保障六个大类。其中很多的关键技术，都被国外实施了技术封锁。此次我国首套高温超导电动悬浮全要素试验系统，成功完成了首次悬浮运行，这当中都实现了哪些技术突破？

专家介绍，超导磁体、感应供电、线路轨道等专用技术都受到了国外的技术封锁，但是经过几年的时间，国内的企业、高校、科研院所在各系统的关键技术研究方面都有了一定的阶段性成果。

中车长客磁浮研究所系统技术室副主任 邵南：对我们来说最困难的肯定还是高温超导磁体。对国内来说，可车载的高温超导磁体是没有的。之前有过的一些磁体，面向地面应用的很大，磁场很高，耗电量也很大，并不适合车载应用。所以对于高温超导磁体，比如说里面的线圈以及整个支撑结构，还有外面的低温恒温保温结构，我们联合研发团队都做了非常多的攻坚工作。

此次悬浮运行试验的成功，对超导磁体、直线同步牵引、感应供电及低温制冷等超导电动悬浮交通系统的关键核心技术，进行了充分验证，为推动超导电动磁浮交通系统工程化应用奠定了坚实基础。

纵观国际，超导电缆技术的发展已有20余年历史。当下，这种技术主要由中国、美国、日本、韩国以及欧洲把握。1992年，在美国能源部的支持下，美国企业开始对超导电缆技术进行研究和开发，从而使该国成为最早发展超导电缆技术的国家；到1999年底，超导电缆开始在美国电网中并网运行。欧洲方面，丹麦于2001年率先宣布实现超导电缆挂网运行。此后，法国、意大利也开展了超导电缆的技术开发。不过，由于近年来投资减少，欧洲在这一领域的发展技术逐渐减缓。

总的来说，随着我国在这一领域的不断突破，有望在不久的将来跻身于国际超导电缆技术的前列。