全球唯一擴產成功，上海超導-196°C新材料敲開兩個萬億級大市場
編者按
向“新”發力、向“實”前行、向“高”攀登——上海正全力發展未來產業，開闢未來製造、未來信息、未來材料、未來能源、未來空間和未來健康等新領域新賽道，培育新“核爆點”，向具有全球影響力的科技創新高地加速邁進。
未來產業旨在定義下一個產業增長極，通常指那些基於前沿科技、具有顛覆性創新特徵、能夠引領未來經濟發展的新興產業。近日，本報記者密集走訪滬上未來產業的代表性企業，從它們的發展歷程中充分感受到新質生產力湧動的活力和潛力。
本報推出“通向‘未來’的上海企業”系列報道，描摹一批敢拼敢闖的未來產業領域企業羣像，透視上海在變局之下不斷增強的科技創新實力、持續進階的產業體系。這也正是這座創新之城應對挑戰，加快塑造發展新動能、新優勢的底氣和實力所在。
上海超導生產的第二代高溫朝代帶材
未來，利用高溫超導技術的核聚變裝置發出的第一度電，很可能將與申城的一家新材料企業——上海超導科技股份有限公司密切關聯。日前，上海超導舉行第二代高溫超導帶材生產及總部基地項目開工儀式，這已是該公司四年來的第三次擴產，預計未來三年將形成不低於1.5萬公里的高溫超導帶材產能。
當下全球有十餘家超導材料公司，產能普遍在百公里左右，而上海超導已成爲全球唯一一家在第二代高溫超導領域實現快速擴產的企業，截至目前，客戶包括180多家國內外單位。
上海超導的這一輪擴產有望打開超導電力和核聚變兩個萬億元級市場。一方面，一根超導電纜可替代9根相同電壓等級的傳統電纜，所有與電力相關的行業都有可能因材料變化而發生變革；另一方面，大電流伴生的高強磁場，又催生出可控核聚變的研發熱潮，各國政府和商業機構紛紛加大投入，已成爲未來產業的典型代表。
風口已至：攻克數不清的難題
上世紀80年代，科學家發現了第二代高溫超導材料釔鋇銅氧，它可在液氮溫度77K（-196℃）下實現超導。由於零電阻，因此只需很少材料就能實現大電流。以上海超導生產的寬4毫米、厚0.1毫米的超導帶材爲例，其通電後可承載至少200安培電流，而相同載流量的銅線則有手腕粗。
在科學家的計劃中，高溫超導電纜是高溫超導材料率先應用於產業的場景之一，令人沒想到的是，可控核聚變的風口提前來了。
2019年，美國聯邦聚變系統公司（CFS）成功研製出全球首個可用於核聚變的20特斯拉（磁感應強度單位）高溫超導磁體；2022年，英國託卡馬克能源公司（TE）利用ST40“球形託卡馬克”核聚變裝置將反應堆加熱到1億攝氏度，跨越商用核融合門檻之一；今年初，上海核聚變能源商業公司能量奇點自主研製的大孔徑強場磁體產生高達21.7特斯拉的磁場，創下大孔徑高溫超導D形磁體最高磁場紀錄。
託卡馬克裝置
“沒有這些又細又薄的超導帶材，無法做出超過20特斯拉的高場磁體。”上海超導科技股份有限公司董事長馬韜說。
時至今日，全球十餘家超導材料公司中，年出貨量超100公里的只有三四家。之所以出貨量寥寥，是因爲研發難度太高。馬韜介紹，幾十微米厚的帶材由氧化鈰、鑭錳氧、氧化鎂、氧化釔、氧化鋁、哈斯合金基帶等十多層材料組成，每種材料如何做得更好、層與層之間如何銜接、研發技術裝備如何突破，有數不清的難題等待攻克。一開始，電流通過上海超導帶材的分佈也像心電圖般上下波動，這意味着品質不達標，材料無法被使用。於是，他們用十多年時間“死磕”製作工藝和裝備製造，電流圖逐步開始變得平整，產品在性能上進入全球標杆序列。
截至目前，上海超導產品已進入美國CFS、英國TE等全球可控核聚變龍頭企業的產業鏈，也是國內衆多核聚變商業主體、科研院所及上海、深圳超導電纜示範項目的唯一批量供應商，國內市場佔有率超過80%。
產能狂飆：刷新交付能力上限
“僅一個高強磁場就可能衍生出上百個產業，如核磁共振、磁懸浮列車以及我們還沒能想到的新應用，這是一個萬億級的大市場。我們在超導電力方面也有成果落地，如超導限流器、超導儲能、超導變壓器等，這也是個萬億級大市場。”說起商業應用，馬韜便滔滔不絕。
這根又細又長的超導材料將帶來能源變革
當中國的超導材料已具備性能、交付能力以及產品一致性方面的領先優勢，下一步即刻要做的，就是迅速拓展產能。2022年至2024年，上海超導的高溫超導帶材交付產能從200公里攀升至2000公里；2024年，公司宣佈啓動第二期擴產；今年上半年完成擴產，預計年底產能將達4000公里。
即便產能三年內翻了20倍，這還遠遠不夠。馬韜說，新的市場需求已倒逼上海超導成爲24小時工廠，工人三班制輪崗，才能滿足每年數千公里的交付需求。
面對未來10年該行業將迎來增長爆發期，上海超導決心再建一座新工廠。今年3月，在浦東新區科經委和張江科建辦的協助下，上海超導鎖定浦東一塊92畝的新地塊用於建設新廠區，計劃三年內投資25億元，形成不低於1.5萬公里超導帶材的產能。僅僅三個月後，這塊土地就“五證連發”，上海超導也馬不停蹄，拿地即開工。
堅守初心：10年突圍實現量產
上海超導成立於2011年，彼時國內尚沒有高溫超導產品的製備能力，但瞄準高場磁體核心材料——第二代高溫超導材料，一批年輕人立志破解這一“卡脖子”問題。
壯志豪情卻抵不過現實困難。2014年，公司一度走到“懸崖”邊，超導帶材良率僅30%，根本無法銷售。就在公司“生死關頭”，秉持着“投早、投小、投硬科技”的上海科創集團投資成爲上海超導的股東，此後便一路相伴。
國內首條35KV公里級高溫超導電纜實物模型
“這不僅爲公司帶來最需要的現金，也給研發打了一劑‘強心針’。”馬韜說。獲得投資後，這支年輕的隊伍很快制定新的生產流程和各類標準體系，公司也迎來轉機。
2019年是上海超導批量交貨元年，當年交貨長度100公里。儘管產能緩慢爬坡，但企業仍帶有鮮明實驗室色彩，並未進入工業量產階段。2021年，新股東籌劃並完成上海超導的併購重組，引入上市公司及主流投資機構爲主的投資人團隊，公司進入新的發展階段。
不久前，上交所公告，上海超導科創板IPO獲受理，公司計劃募資12億元。馬韜表示，公司發展進入加速環節。堅持科技自立自強的創業初心，讓如今的公司擁有全套知識產權制備工藝和全套裝備自制能力。據悉，除加快新廠建設外，公司還在快速推進自制化裝備的再迭代，推動下游超導電纜應用的普適性推廣，開拓產業新疆域。
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“逆襲”的密碼
輕舟已過萬重山。在上海超導的這場“逆襲”中，三個要素必不可少：政策、資金和人才。
即使在最困難的時刻，上海超導也始終堅持自主研發。公司總裁朱佳敏曾指着自己當初建造的第一臺卷對卷磁控濺射鍍膜裝備說，上面的每一塊電路板都是他自己設計和焊接的。現在，這些設備仍在正常運行。
資金出手的時間點也尤爲關鍵。正是以“投早、投小、投硬科技”爲理念的上海科創集團的果斷注資，讓一度走到懸崖邊的企業起死回生再度啓程。
技術突破只是起點，產業的發展更依賴創新生態。除超導帶材外，上海已完成包括製冷設備、絕緣材料、電纜、磁體、核聚變應用的超導全產業鏈佈局。萬事俱備，我們有理由期待，超導將成爲“上海製造”的新名片。
