2025年聚變能源發(fā)展進(jìn)入決定性的新階段，曾經(jīng)主要停留在科學(xué)概念與實(shí)驗(yàn)室突破的目標(biāo)，如今正加速轉(zhuǎn)化為可預(yù)期的產(chǎn)業(yè)化機(jī)會(huì)。國(guó)際原子能機(jī)構(gòu)（IAEA）近日發(fā)布的《2025年世界聚變展望》如是指出。

要實(shí)現(xiàn)核聚變反應(yīng)，需同時(shí)滿足足夠高的溫度、一定的密度和能量約束時(shí)間。目前全球范圍內(nèi)的聚變研究主要集中在磁約束聚變和慣性約束聚變兩種主要的技術(shù)路徑上。其中，托卡馬克裝置作為主流的磁約束途徑，超導(dǎo)磁體是其核心部件之一。

利用高溫超導(dǎo)磁體技術(shù)開發(fā)的緊湊型聚變堆正是近年來(lái)新的熱點(diǎn)。我國(guó)聚變產(chǎn)業(yè)商業(yè)化“國(guó)家隊(duì)”中國(guó)聚變公司的總經(jīng)理張立波此前即介紹，公司將采用高溫超導(dǎo)材料的緊湊型磁約束聚變路線。該公司將在上海新建一個(gè)暫命名為“中國(guó)環(huán)流四號(hào)（HL-4）”的聚變實(shí)驗(yàn)裝置，用以驗(yàn)證其在上海研制的高溫超導(dǎo)磁體。

上述IAEA報(bào)告也以專門章節(jié)聚焦于高溫超導(dǎo)磁體，指出這項(xiàng)革命性技術(shù)正在新一代磁約束聚變裝置的研發(fā)中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。報(bào)告寫道，高溫超導(dǎo)磁體是下一代聚變裝置“降本增效”的關(guān)鍵。與傳統(tǒng)低溫超導(dǎo)相比，高溫超導(dǎo)能在更高溫度下實(shí)現(xiàn)超導(dǎo)，且磁場(chǎng)強(qiáng)度可達(dá)低溫超導(dǎo)的2-3倍，而聚變功率與磁場(chǎng)強(qiáng)度的四次方成正比。這意味著高溫超導(dǎo)可將裝置體積縮減50%以上，大幅降低建設(shè)成本。

從產(chǎn)業(yè)發(fā)展的規(guī)律可預(yù)見，聚變能源邁向商業(yè)化的征程中，高性能的高溫超導(dǎo)磁體將率先被攻克。需要指出的是，盡管高溫超導(dǎo)材料在20世紀(jì)80年代末已被發(fā)現(xiàn)，但至今仍處于性能提升和應(yīng)用突破的階段。聚變裝置牽引下的需求驟增，或?qū)⒖焖俅呋邷爻瑢?dǎo)材料這一領(lǐng)域的技術(shù)迭代成熟和規(guī)?；当?。

“我們希望聚變最終能夠成功，但這個(gè)過(guò)程肯定是漫長(zhǎng)的，在它‘干成’的過(guò)程中，材料一定會(huì)先‘干成’?！鄙虾＝煌ù髮W(xué)電氣工程學(xué)院教授趙躍在接受澎湃新聞（m.xinlihui.cn）記者采訪時(shí)表示，在核聚變發(fā)展的牽引下，高溫超導(dǎo)材料或?qū)⒂瓉?lái)應(yīng)用突破的真正轉(zhuǎn)折點(diǎn)。趙躍同時(shí)也是國(guó)內(nèi)近年來(lái)新成立的高溫超導(dǎo)材料企業(yè)之一甚磁科技的創(chuàng)始人。

能量奇點(diǎn)洪荒70，全球首臺(tái)全高溫超導(dǎo)托卡馬克裝置。

核聚變熱催生高溫超導(dǎo)材料需求驟增

超導(dǎo)現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)被認(rèn)為是20世紀(jì)最偉大的發(fā)明之一，也是物理學(xué)的圣杯。

100多年前，荷蘭物理學(xué)家昂內(nèi)斯（Kamerlingh Onnes）為人類打開了超導(dǎo)這扇大門。汞是科學(xué)家發(fā)現(xiàn)的第一個(gè)超導(dǎo)體，其超導(dǎo)Tc為4.2K。所謂的超導(dǎo)Tc即超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度，也就是超導(dǎo)體由正常態(tài)進(jìn)入超導(dǎo)態(tài)的溫度。

隨后的1960年，鈮鈦（NbTi）、鈮三錫（Nb3Sn）等低溫超導(dǎo)材料體系被發(fā)現(xiàn)，后續(xù)被商業(yè)應(yīng)用于醫(yī)療、軌道交通等領(lǐng)域。步入20世紀(jì)80年代，高溫銅氧化合物超導(dǎo)體的出現(xiàn)，則突破了超導(dǎo)應(yīng)用溫度的壁壘，即由液氦提升至液氮溫區(qū)，進(jìn)一步拓寬了超導(dǎo)的工程化應(yīng)用范圍。

“我們今天談?wù)摰哪軌驊?yīng)用的超導(dǎo)材料叫作實(shí)用超導(dǎo)材料。”趙躍介紹稱，截至目前實(shí)用超導(dǎo)材料大致分為三類，低溫超導(dǎo)材料、高溫銅氧化合物以及二硼化鎂和鐵基等。其中，高溫銅氧化合物中的稀土鋇銅氧由稀土、鋇、銅、氧元素組成，被稱為第二代高溫超導(dǎo)帶材。

總體而言，零電阻是超導(dǎo)體的基本特征之一，另一重要特征則是邁斯納效應(yīng)。繼昂內(nèi)斯上述發(fā)現(xiàn)20余年后，邁斯納在研究測(cè)量中發(fā)現(xiàn)，材料處于超導(dǎo)態(tài)時(shí)，其內(nèi)部磁場(chǎng)為零，展現(xiàn)出完全抗磁性，這也就被稱為邁斯納效應(yīng)。

科學(xué)界和產(chǎn)業(yè)界持續(xù)推動(dòng)超導(dǎo)材料的演進(jìn)方向，則是拓寬其應(yīng)用范圍、提升其綜合性能（如力學(xué)、電學(xué)、熱學(xué)等）、降低其生產(chǎn)加工成本?！皾撛诘某杀緝?yōu)勢(shì)、高運(yùn)行溫度、優(yōu)異的力學(xué)性能，使得稀土鋇銅氧這個(gè)二代高溫超導(dǎo)帶材脫穎而出?！壁w躍提到。

趙躍以力學(xué)性能舉例進(jìn)一步提到，“超導(dǎo)材料的實(shí)用不光取決于零電阻和抗磁性，力學(xué)性能也非常重要，尤其在可控核聚變應(yīng)用中，超強(qiáng)磁場(chǎng)下的洛倫茲力會(huì)施加到超導(dǎo)帶材上?！睋Q言之，如果力學(xué)性能不好，超導(dǎo)帶材也無(wú)法成為理想的超導(dǎo)實(shí)用材料。

趙躍創(chuàng)立的甚磁科技系上海交通大學(xué)科技成果轉(zhuǎn)化衍生企業(yè)，該公司成立于2022年，趙躍等創(chuàng)始團(tuán)隊(duì)則已致力于高溫超導(dǎo)帶材研發(fā)和應(yīng)用研究近20年?！跋啾仁畮啄曛?，高溫超導(dǎo)材料現(xiàn)在面臨的挑戰(zhàn)仍然很多?！壁w躍談及，在超導(dǎo)材料應(yīng)用拓展的過(guò)程中，“十年前認(rèn)為主要是用于輸電場(chǎng)景，現(xiàn)在認(rèn)為更大的需求來(lái)自聚變強(qiáng)場(chǎng)磁體?！?/p>

相比之下，聚變應(yīng)用中超導(dǎo)材料面臨更為苛刻的條件，材料的性能需要進(jìn)一步提升。其次，聚變對(duì)超導(dǎo)材料需求的數(shù)量級(jí)提升，也進(jìn)一步要求材料不僅要“用得好”，也要“用得起”。趙躍同時(shí)強(qiáng)調(diào)，更為復(fù)雜的應(yīng)用場(chǎng)景下，產(chǎn)業(yè)鏈上下游的協(xié)同顯得更為重要，“需要更多互相反饋，進(jìn)一步迭代，這樣才能真正地用起來(lái)，這一塊實(shí)際上也還有很多工作要做。”

需求端的變化可用美國(guó)核聚變商業(yè)公司CFS作為參考樣本。這家由麻省理工學(xué)院衍生而來(lái)的私營(yíng)公司在2023年對(duì)超導(dǎo)帶材的需求超過(guò)了以往全球十年的總和。CFS公司此前還宣布，在完成SPARC驗(yàn)證后，將開展建設(shè)大批量商業(yè)化聚變電廠ARC，而單個(gè)ARC工程裝置需要2萬(wàn)公里高性能超導(dǎo)帶材。當(dāng)下全球能實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定批量年產(chǎn)千公里級(jí)以上的第二代高溫超導(dǎo)帶材生產(chǎn)商僅有2家。

中銀國(guó)際此前的一份研究報(bào)告樂(lè)觀預(yù)計(jì)，高溫超導(dǎo)潛在市場(chǎng)規(guī)模可達(dá)千億。研究機(jī)構(gòu)Ignition Research也預(yù)計(jì)，若核聚變完全商業(yè)化，到2050年可控核聚變行業(yè)將成為一個(gè)至少1萬(wàn)億美元的市場(chǎng)，對(duì)應(yīng)超導(dǎo)磁體空間超千億美元。

趙躍對(duì)澎湃新聞?dòng)浾邚?qiáng)調(diào)，縱觀高溫超導(dǎo)材料問(wèn)世以來(lái)的發(fā)展歷程，當(dāng)下的機(jī)遇史無(wú)前例。同時(shí)，核聚變應(yīng)用對(duì)超導(dǎo)帶材性能和價(jià)格均提出新的要求，將牽引“研發(fā)-生產(chǎn)-產(chǎn)業(yè)”模式的巨變。

高溫超導(dǎo)帶材。

擴(kuò)產(chǎn)潮下的冷思考

IAEA引用聚變裝置信息系統(tǒng)（FusDIS）最新數(shù)據(jù)，截至2025年年中，全球聚變裝置總數(shù)達(dá)172臺(tái)，較2024年增加13臺(tái)。IAEA總干事Rafael Mariano Grossi在報(bào)告序言中強(qiáng)調(diào)，“聚變能源的發(fā)展已不再是‘是否可能’，而是‘如何加速’?！?/p>

其認(rèn)為，2025年的技術(shù)突破、產(chǎn)業(yè)協(xié)同與政策支持，正將核聚變這一“終極清潔能源”的落地時(shí)間線不斷提前——2030年代首批試點(diǎn)電廠并網(wǎng)，2040年代規(guī)?；虡I(yè)部署，2050年代成為全球碳中和的核心支撐，或?qū)⒊蔀榫圩兡茉吹摹叭蚵肪€圖”。

可控核聚變的“美好愿景”正在掀起產(chǎn)業(yè)界的投資熱。投資者按照產(chǎn)業(yè)鏈圖譜搜尋時(shí)，關(guān)鍵的高溫超導(dǎo)材料生產(chǎn)商成為不可遺漏的標(biāo)的。甚磁科技是該領(lǐng)域中的年輕力量，同期成立的還有深創(chuàng)超導(dǎo)、量晶科技等。而領(lǐng)域中的“資深前輩”則包括上海超導(dǎo)、上創(chuàng)超導(dǎo)、東部超導(dǎo)。

據(jù)澎湃新聞?dòng)浾吡私?，僅靠PPT就能讓投資者下注的情形在領(lǐng)域內(nèi)并不罕見。

甚磁科技在成立后的第一年，即2023年4月和8月先后完成了兩輪融資，總?cè)谫Y金額超過(guò)億元人民幣，投資方包括中國(guó)航天、聯(lián)想創(chuàng)投、中科創(chuàng)星、云啟資本、上海交通大學(xué)母基金等知名投資機(jī)構(gòu)。該公司完成第一輪融資時(shí)，公司成員僅有5人，第二輪融資交割完成之際，成員也僅12人左右。

就這類新成立的初創(chuàng)公司，趙躍也解釋了受資本追捧的部分原因。全球范圍內(nèi)目前從事第二代高溫超導(dǎo)帶材的企業(yè)有近20家，“從大的方向來(lái)看，其中涉及的細(xì)分路線有7-8種?！钡诙邷爻瑢?dǎo)帶材外觀表現(xiàn)為超薄金屬帶，通常由金屬襯底、緩沖層、超導(dǎo)層、保護(hù)層等組成，是一種涂層超導(dǎo)體。

趙躍介紹，在技術(shù)工藝路線選擇上，金屬襯底已基本收斂，而超導(dǎo)層鍍膜技術(shù)目前主要有物理法和化學(xué)法，其中物理法中的脈沖激光沉積（PLD）大約貢獻(xiàn)了全球70%以上的產(chǎn)能?！暗够氐?0年前，格局并不是這樣的，當(dāng)時(shí)更多的一些工藝技術(shù)都已被歷史淘汰了。”

趙躍認(rèn)為，從這個(gè)層面上來(lái)說(shuō)，像甚磁科技這樣的新公司有著所謂的后發(fā)優(yōu)勢(shì)。“不僅僅是某家公司，整個(gè)行業(yè)的工藝路線選擇都是比較漫長(zhǎng)的，市場(chǎng)對(duì)帶材的需求定位清晰也經(jīng)歷了漫長(zhǎng)的醞釀，我們至少把這段時(shí)間跳過(guò)去了?！碑?dāng)然，相比之下，數(shù)十年前成立的那些“老牌公司”也有著先發(fā)優(yōu)勢(shì)，“他們已經(jīng)用相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間積累了客戶群，客戶對(duì)他們產(chǎn)品的穩(wěn)定性也有了一定認(rèn)可。”

穩(wěn)定的批量化制備能力目前仍是行業(yè)挑戰(zhàn)之一。華泰證券在近期的一份研報(bào)中指出，從實(shí)際產(chǎn)業(yè)化落地產(chǎn)能來(lái)看，REBCO系高溫超導(dǎo)帶材產(chǎn)業(yè)化商業(yè)化的企業(yè)全球范圍內(nèi)不出十家，技術(shù)壁壘大、市場(chǎng)集中度高。主流廠家包括美國(guó) SuperPower、韓國(guó)SuNAM、俄羅斯SuperOx、日本FFJ和中國(guó)上海超導(dǎo)等。

值得一提的是，華泰證券的統(tǒng)計(jì)顯示，中國(guó)生產(chǎn)商目前在全球市場(chǎng)中占據(jù)著半壁江山。報(bào)告認(rèn)為，隨著我國(guó)頭部高溫超導(dǎo)帶材企業(yè)的融資擴(kuò)產(chǎn)加速，看好中國(guó)高溫超導(dǎo)帶材產(chǎn)業(yè)在市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)和工程優(yōu)勢(shì)下繼續(xù)跑出全球加速度。

甚磁科技在經(jīng)歷兩輪融資后，目前也已建成千公里以上產(chǎn)能的先進(jìn)高速鍍膜生產(chǎn)線，今年已陸續(xù)將產(chǎn)品批量化交付客戶。不過(guò)，趙躍表示，公司目前產(chǎn)能建設(shè)應(yīng)該暫時(shí)告一段落，近期重點(diǎn)在于市場(chǎng)開拓和產(chǎn)品投放。

其同時(shí)提醒，高溫超導(dǎo)材料行業(yè)仍然是一個(gè)較為前沿的領(lǐng)域，“大家會(huì)有美好的期待，但這些期待有時(shí)候會(huì)轉(zhuǎn)變成激進(jìn)的行為，其中就包括大步上產(chǎn)能，這些不一定有利于行業(yè)持續(xù)健康的發(fā)展?！?/p>

趙躍觀察到，在全球擴(kuò)產(chǎn)中，中國(guó)企業(yè)尤為迅猛，同時(shí)這一前沿行業(yè)已有了“內(nèi)卷”態(tài)勢(shì)。其呼吁，“我們需要通過(guò)技術(shù)進(jìn)步、技術(shù)迭代去降本，從而推動(dòng)行業(yè)發(fā)展，不要通過(guò)這種‘內(nèi)卷式’競(jìng)爭(zhēng)來(lái)降價(jià)?！?/p>

“高溫超導(dǎo)帶材的原材料（例如哈氏合金基帶）也是高科技產(chǎn)品，我一直覺得不能因?yàn)橛泻芏喙?yīng)商的選擇就去壓他們的價(jià)格，這樣就沒(méi)有人愿意做了，這對(duì)我們沒(méi)有任何好處?！壁w躍還提到另一個(gè)維度，“行業(yè)如果‘內(nèi)卷’，一批培養(yǎng)積累的人才也會(huì)逐漸都跑到其他行業(yè)，這也不利于行業(yè)發(fā)展?！?/p>

其強(qiáng)調(diào)，“短時(shí)間內(nèi)，利用資本的力量，利用現(xiàn)在整個(gè)核聚變發(fā)展的大趨勢(shì)和國(guó)家的政策，整個(gè)行業(yè)可能看起來(lái)欣欣向榮，但是從我們真正從業(yè)人員的角度來(lái)講，不希望這是曇花一現(xiàn)，還是需要有持久的后勁?！?/p>

行業(yè)龍頭企業(yè)上海超導(dǎo)也顯然意識(shí)到這一風(fēng)險(xiǎn)。該公司在招股說(shuō)明書中寫道，各生產(chǎn)商擴(kuò)產(chǎn)意愿強(qiáng)烈，跨區(qū)域的競(jìng)爭(zhēng)將逐漸顯現(xiàn)，行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)逐漸走向交鋒態(tài)勢(shì)。如果未來(lái)高溫超導(dǎo)材料行業(yè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)加劇，其他生產(chǎn)商供給能力或技術(shù)能力增強(qiáng)，可能導(dǎo)致公司產(chǎn)品銷售不暢，進(jìn)而對(duì)公司的業(yè)務(wù)發(fā)展和經(jīng)營(yíng)業(yè)績(jī)?cè)斐刹焕绊憽?/p>

此外值得關(guān)注的是，在核聚變需求推動(dòng)高溫超導(dǎo)帶材降本預(yù)期下，電纜、磁懸浮、儲(chǔ)能等更早試水的領(lǐng)域也有望迎來(lái)真正解鎖。“這些領(lǐng)域技術(shù)驗(yàn)證已經(jīng)十幾年了，推不動(dòng)的主要原因是經(jīng)濟(jì)性劣勢(shì)，大家不愿意用也就很難進(jìn)一步驗(yàn)證可靠性。”

作為行業(yè)內(nèi)的“老兵”，趙躍認(rèn)為高溫超導(dǎo)材料在核聚變以外的場(chǎng)景落地，特別是推動(dòng)商業(yè)場(chǎng)景的實(shí)現(xiàn)具有很大的價(jià)值和意義，“之前始終沒(méi)看到大規(guī)模應(yīng)用的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，它們就在等這么一個(gè)時(shí)刻，從這個(gè)角度來(lái)看，核聚變來(lái)了是一個(gè)新的契機(jī)?！?/p>