我国成功研制出第二代高温超导带材用铁基合金基带材料

高温超导技术，被视作支撑可控核聚变、超导电力、高能加速器等前沿领域的核心基石，而第二代高温超导带材，更是其中的重中之重。

近日，中国科学院理化技术研究所发布一则好消息：经过三年多攻关，团队成功研制出第二代高温超导带材用铁基合金基带。

这一关键技术突破，为我国高温超导产业再添国产硬核力量，同时也将为半导体高端装备赛道带来新的发展机遇。

第二代高温超导带材结构示意图（来源：中国科学院理化技术研究所）

据悉，第二代高温超导带材拥有高临界温度、高临界电流密度、优异的在场载流性能，是强磁强电场景的理想材料。整条超导带材是多层复合结构，位于最底层的金属基带相当于带材的“骨架”，承担着力学承载的重任。带材在生产、使用过程中要经历绕制、弯曲、冷热循环，全部压力都需要基带来扛住。基带的性能好坏，直接决定了超导带材能不能稳定服役。

长期以来，全球第二代高温超导带材基带几乎全部采用哈氏合金（C276）。这是一种镍基合金，镍含量超50%，还含有钼、钨、钴等大量贵重金属，铁元素占比仅5%，原材料价格居高不下。虽然国内哈氏合金基带国产化已经取得阶段性进展，但依旧绕不开两大痛点：原材料成本高昂，经过近三十年发展，现有材料力学性能已经接近其极限。

对此，业内早已敲响警钟。2026年1月，中科院物理所发布的REBCO高温超导带材战略研究报告，把提升基带屈服强度与疲劳耐受性列为十大亟待解决关键技术难题。现有C276基带制备的超导带材，低温条件下屈服强度、应变耐受能力，已经难以适配未来40 T级以上极高场磁体的严苛需求，寻找新一代基带材料迫在眉睫。

放眼整个半导体产业，这款新型基带的突破同样具备深远价值。由二代高温超导带材绕制而成的高场超导磁体，正是多项半导体高端装备的核心部件。在硅片制造环节，超导磁控单晶炉（MCZ）依靠强稳定磁场抑制硅熔液内部热对流，降低单晶硅氧含量、减少晶体缺陷，是量产12英寸及以上大尺寸半导体硅片的关键装备之一。更高强度、更低成本的超导带材，能够推动超导磁体造价下降，加速国产超导单晶炉落地，助力大尺寸、高品质硅片产能建设。

除此之外，超导磁体还可应用于离子注入机、晶圆精密检测设备、半导体材料生长的强磁场调控系统等方向。长远来看，高性能、低成本的国产高温超导带材，还有望赋能超导量子比特、弱磁场高精度探测等前沿半导体‑量子交叉技术研发，为我国先进半导体装备供应链增加一层国产材料保障。面对半导体装备国产化降本增效的迫切需求，铁基合金基带的问世，打开了超导装备成本下行的新空间。

为破解行业痛点，中国科学院理化技术研究所低温科学与技术全国重点实验室低温材料及应用超导研究中心迎难而上。依托团队多年在低温高强高韧钢领域积累的技术沉淀，瞄准高场应用对低温力学、抗应变能力的硬性指标，开展全新铁基合金基带成分设计研发。理化所李来风、师莉研究团队联合首钢技术研究院、北京北冶新材料股份有限公司，共同研发出代号为“DW01”的新型铁基合金基带。

研制完成不等于落地，材料需要经过企业实际生产验证。上海超导科技股份有限公司拿到DW01基带后，开展了多轮工艺迭代调试，终于在2026年5月，在12毫米宽铁基合金基带上顺利产出镀银超导带材，77K零场环境下临界电流达到647安培，充分证实了这款国产铁基基带完全可以满足高性能二代超导带材的生产标准。

基于四引线法测试的临界电流结果（来源：中国科学院理化技术研究所）

DW01基带交出了一份亮眼答卷，实现性能、成本双向突破。

在性能方面，该基带制备的超导带材，20K环境屈服强度突破1400MPa，4.2K下屈服强度接近 1500MPa，相比同工艺哈氏合金基带提升显著。最亮眼的是抗形变能力：77K自场环境，0.6%拉伸应变条件下，铁基带超导带材临界电流衰减不足10%；反观哈氏合金基带，同等应变下电流衰减超过50%。除此之外，相对磁导率、电阻率两项指标同样优于哈氏合金，非常适配极高场磁体的使用场景。

在成本方面，该基带主要成分为廉价铁元素，原材料成本仅为C276哈氏合金的四分之一。围绕这套新材料的成分设计与制备工艺，科研团队已经申请了6项发明专利，搭建起完整自主知识产权保护体系。

目前DW01基带厚度精度、表面质量、直线度等关键指标均已经达到供货标准，匹配现有高温超导带材产线工艺。从技术指标来看，它既具备面向极高场磁体的巨大应用潜力，低廉的原材料成本，又能够为高温超导行业规模化降本提供可行路径。

第二代高温超导带材用铁基合金基带（来源：中国科学院理化技术研究所）

从依赖进口哈氏合金到探索全新铁基技术路线，铁基合金基带的成功验证开辟了第二代高温超导基带国产化全新赛道。这不仅是又一项材料技术突破，更为可控核聚变、超导电网、超导加速器，以及半导体高端磁体装备等重大装备的发展筑牢国产材料根基。