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　　“國際先進(jìn)、國內(nèi)空白、解決急需”，這是西部超導(dǎo)材料科技股份有限公司(以下簡稱西部超導(dǎo)）的產(chǎn)品定位。本著這樣的理念，西部超導(dǎo)屢創(chuàng)佳績，在超導(dǎo)材料研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化方面取得卓越成績。西部超導(dǎo)“超導(dǎo)磁共振成像儀用高性能超導(dǎo)線材”產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目獲得2017年度陜西省科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)。該技術(shù)填補(bǔ)了國內(nèi)空白，達(dá)到世界領(lǐng)先水平，打破了發(fā)達(dá)國家在這一領(lǐng)域的壟斷。

　　底氣源自實(shí)力。“國際熱核聚變實(shí)驗(yàn)堆（ITER）計(jì)劃”系目前規(guī)模僅次于國際空間站的人類科技合作計(jì)劃。其核心部件需采用高性能的鈮鈦和鈮三錫超導(dǎo)材料，西部超導(dǎo)為該工程提供了174噸鈮鈦和30噸鈮三錫超導(dǎo)線材。經(jīng)過10余年堅(jiān)持不懈的自主創(chuàng)新、成果轉(zhuǎn)化，西部超導(dǎo)現(xiàn)已成長為國際領(lǐng)先、全球唯一的超導(dǎo)錠棒材、超導(dǎo)線材、超導(dǎo)磁體全流程生產(chǎn)企業(yè)。

　　張平祥博士在檢測超導(dǎo)線材

　　帶著人類對超導(dǎo)材料的無限想象，西部超導(dǎo)繼續(xù)著自己的探索之旅。

　　1 搶占國際超導(dǎo)材料產(chǎn)業(yè)化技術(shù)前沿

　　從人類首次發(fā)現(xiàn)“超導(dǎo)現(xiàn)象”至今的100多年間，超導(dǎo)研究的每一次跨越都給人類生活帶來更多可能。20世紀(jì)80年代起，美國、日本等發(fā)達(dá)國家相繼實(shí)現(xiàn)了超導(dǎo)材料產(chǎn)業(yè)化。我國在超導(dǎo)研究領(lǐng)域基本上與發(fā)達(dá)國家同步，但是直到20世紀(jì)末，我國的超導(dǎo)產(chǎn)業(yè)依然是一片空白。

　　2003年，我國以正式成員國身份加入ITER計(jì)劃，西部超導(dǎo)應(yīng)運(yùn)而生，我國的超導(dǎo)產(chǎn)業(yè)化迎來了難得的發(fā)展契機(jī)。據(jù)西北有色金屬研究院院長、西部超導(dǎo)董事長張平祥博士介紹，ITER計(jì)劃旨在利用核聚變產(chǎn)生的能量永久地解決人類能源危機(jī)。鈮鈦和鈮三錫超導(dǎo)線材是制造聚變反應(yīng)系統(tǒng)核心裝置“托卡馬克”線圈的關(guān)鍵材料。要更好地控制核聚變，就意味著線圈圈數(shù)越多越好，這就要求鈮鈦線材足夠長、足夠細(xì)，同時(shí)線里面的1萬多根芯絲均不能斷裂。一場國際賽跑拉開序幕。從那時(shí)起，西部超導(dǎo)開始自主研發(fā)實(shí)用化低溫超導(dǎo)材料制備技術(shù)。10年間，該團(tuán)隊(duì)完成了5項(xiàng)創(chuàng)新技術(shù)發(fā)明，讓單根芯絲直徑僅5微米的超導(dǎo)線材從夢想變?yōu)榭赡堋?/div>

　　超導(dǎo)線材生產(chǎn)車間

　　2011年，第一批鈮鈦線材樣品下線。在ITER國際組織進(jìn)行的對比測試中，鑒定委員會認(rèn)為，西部超導(dǎo)制備的高性能超導(dǎo)線材，其綜合性能指標(biāo)及性能穩(wěn)定性位居國際領(lǐng)先水平。2012—2017年間，西部超導(dǎo)圓滿完成了占ITER總量69%的鈮鈦和7.5%的鈮三錫超導(dǎo)線材的供貨任務(wù)。同時(shí)，西部超導(dǎo)先后向美國通用電氣公司、中國科學(xué)院高能物理研究所等國內(nèi)外用戶，以及先進(jìn)重離子加速器等科學(xué)項(xiàng)目提供了高性能超導(dǎo)線材，滿足了超導(dǎo)領(lǐng)域大科學(xué)工程急需。

　　多年間，西部超導(dǎo)的高性能超導(dǎo)線材制備技術(shù)先后取得發(fā)明專利授權(quán)17項(xiàng)、國防專利8項(xiàng)，發(fā)表學(xué)術(shù)論文25篇，制定工藝標(biāo)準(zhǔn)47項(xiàng)，填補(bǔ)了我國高性能低溫超導(dǎo)線材批量化制備技術(shù)的空白。在西部超導(dǎo)的努力下，中國的超導(dǎo)產(chǎn)業(yè)后來居上，一舉趕超了西方國家30年的發(fā)展水平。

　　2 為超導(dǎo)磁共振成像儀提供核心材料

　　創(chuàng)新永無止境。具備尖端材料制備技術(shù)的西部超導(dǎo)不斷嘗試，努力拓展為人類服務(wù)的深度與廣度。在醫(yī)療領(lǐng)域，西部超導(dǎo)實(shí)現(xiàn)了超導(dǎo)磁共振成像儀用超導(dǎo)線材的產(chǎn)業(yè)化，為這項(xiàng)惠及民生的工程注入了超導(dǎo)能量。

　　超導(dǎo)磁共振成像是現(xiàn)代醫(yī)療影像診斷最重要的手段之一。它能夠在不損害健康的前提下，快速地獲得患者身體內(nèi)部結(jié)構(gòu)的高精確度立體圖像，幫助篩查、確診早期重大疾病。在我國，每百萬人擁有超導(dǎo)磁共振成像設(shè)備的數(shù)量與西方國家相差10倍左右，只有實(shí)現(xiàn)超導(dǎo)磁共振成像設(shè)備的國產(chǎn)化，才能大幅降低該項(xiàng)醫(yī)療檢查的成本，國人才能實(shí)現(xiàn)腫瘤等重大疾病的早發(fā)現(xiàn)、早治療。

　　超導(dǎo)磁共振成像設(shè)備要實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化，需要解決超導(dǎo)線材、超導(dǎo)磁體、信號處理系統(tǒng)3個(gè)難題。由于其中的核心關(guān)鍵材料——高尺寸精度、高穩(wěn)定超導(dǎo)線材的制造技術(shù)長期被發(fā)達(dá)國家壟斷，嚴(yán)重制約了我國超導(dǎo)磁共振成像設(shè)備的產(chǎn)業(yè)化和普及應(yīng)用。經(jīng)過數(shù)年的探索，西部超導(dǎo)成功解決了高均勻合金熔煉、導(dǎo)體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、粉末裝管法線材塑性變形控制、高尺寸精度線材加工等難題，研發(fā)出國內(nèi)第一根具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的磁共振成像儀用超導(dǎo)線材，并建成了我國首條年產(chǎn)量達(dá)400噸的生產(chǎn)線，相關(guān)產(chǎn)品已為德國西門子集團(tuán)等全球主要醫(yī)療影像設(shè)備供應(yīng)商供貨，應(yīng)用于中國科學(xué)院電工研究所等國內(nèi)超導(dǎo)磁共振成像儀系統(tǒng)研發(fā)。該技術(shù)的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化，打破了長期以來我國超導(dǎo)線材依賴進(jìn)口的狀況，全面提升了我國超導(dǎo)材料制備技術(shù)的能力和水平，推動了我國超導(dǎo)材料科學(xué)及應(yīng)用技術(shù)加速發(fā)展。

　　目前已在全世界醫(yī)院廣泛使用的鈮鈦超導(dǎo)磁共振儀，需要在液氦制冷環(huán)境下工作。由于氦氣在地球上儲量極少，我國的氦氣基本依靠進(jìn)口，在一定程度上制約著我國該產(chǎn)業(yè)的長期發(fā)展。為此，西部超導(dǎo)在實(shí)現(xiàn)磁共振成像儀用超導(dǎo)線材國產(chǎn)化的同時(shí)，也在積極開發(fā)新一代的二硼化鎂超導(dǎo)線材制備技術(shù)，并已實(shí)現(xiàn)小批量產(chǎn)。目前，西部超導(dǎo)是國際上除美國和意大利之外，第三家可以提供千米級實(shí)用化二硼化鎂超導(dǎo)長線的企業(yè)，線材性能與國際水平相當(dāng)。這種二硼化鎂超導(dǎo)材料可以使用常規(guī)的制冷機(jī)在無液氦環(huán)境下直接冷卻至要求溫度，因此非常適合偏遠(yuǎn)地區(qū)或者野外環(huán)境等對磁共振設(shè)備的特殊需求。

　　3 探索超導(dǎo)材料的更多可能

　　“西部超導(dǎo)有年產(chǎn)400噸的超導(dǎo)線材生產(chǎn)線，每年出口300噸左右。做一臺超導(dǎo)磁共振成像儀需要1噸線材，300噸就相當(dāng)于生產(chǎn)300臺超導(dǎo)磁共振成像儀的需求量，而國內(nèi)年供應(yīng)量約100噸左右。”西部超導(dǎo)副總工程師、超導(dǎo)材料制備國家工程實(shí)驗(yàn)室副主任閆果說。隨著人們生活水平的提高，對健康需求更加重視。理論上說，我國擁有全世界最大的核磁消費(fèi)市場，然而事實(shí)并非如此。

　　這個(gè)問題，曾經(jīng)困擾過很多創(chuàng)業(yè)型企業(yè)。“我們和美國通用電氣公司等國際企業(yè)有非常好的合作，產(chǎn)品性能得到一致認(rèn)可。西部超導(dǎo)堅(jiān)決支持民族超導(dǎo)磁共振成像產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，我們做超導(dǎo)材料的初衷就是希望能在國內(nèi)得到全面應(yīng)用，真正團(tuán)結(jié)起來，擰成一股繩去參與國際競爭。”閆果說，民族品牌的發(fā)展要有一個(gè)過程，市場也要給企業(yè)提供一個(gè)相對寬松的成長環(huán)境。

　　在科幻電影《阿凡達(dá)》里，人類不惜一切代價(jià)想得到潘多拉星球上的寶貴資源，這個(gè)“寶貝”是一種神奇的室溫超導(dǎo)礦石。這種室溫超導(dǎo)體具有異常強(qiáng)大的力量，以至于依賴潘多拉星磁場就能使含有這類礦石的“哈利路亞”大山懸浮起來，具有巨大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

　　“超導(dǎo)材料同時(shí)具有零電阻效應(yīng)和完全抗磁性這兩大神奇物理特性。”閆果說，抗磁性就是礦山能夠懸浮起來的原理，而零電阻意味著不會產(chǎn)生能量損耗。與傳統(tǒng)材料相比，在同等場景下使用超導(dǎo)線只需很細(xì)一根，相關(guān)設(shè)備的體積和重量就會大大降低。“實(shí)現(xiàn)這一切的必要前提是要讓超導(dǎo)材料處于足夠低的溫度環(huán)境中，這阻礙了超導(dǎo)材料的大規(guī)模應(yīng)用。如果室溫超導(dǎo)礦石真的存在，這個(gè)世界將會徹底改變。”

　　好奇心驅(qū)使著人類探索未知世界的奧秘，引領(lǐng)著我們不斷認(rèn)識自然世界，創(chuàng)造更舒適的生活。如今，西部超導(dǎo)正在積極推動相關(guān)技術(shù)應(yīng)用于我國超導(dǎo)加速器、超導(dǎo)智能電網(wǎng)、超導(dǎo)風(fēng)力發(fā)電機(jī)等領(lǐng)域。超導(dǎo)材料將怎樣改變?nèi)藗兊纳睿档闷诖?/div>

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