中国突破“人造太阳”核心材料技术！厚度仅0.046毫米的金属带如何承受指甲盖上19吨重量，揭秘背后打破进口依赖的全过程

你能想象吗？ 一条薄如蝉翼、宽度仅12毫米的金属带，在零下196摄氏度的极寒环境中，能在指甲盖大小的面积上承受住约19吨的重量，这相当于一台重型坦克的压力。 更不可思议的是，这条金属带长度超过2000米，表面光滑如镜，粗糙度小于20纳米。

就是这看似微不足道的金属材料，却长期成为我国“人造太阳”事业的“卡脖子”环节。 没有它，我们就无法制造出约束上亿摄氏度等离子体的强大磁场，可控核聚变梦想将永远悬浮在理论层面。

2025年10月28日，中国科学院金属研究所宣布，戎利建研究员团队成功攻克第二代高温超导带材用哈氏合金（C276）金属基带的国产化制备技术，实现了吨级工业化制备。 这条消息在我国可控核聚变领域激起的波澜，可能远比我们想象的要深远。

说起“人造太阳”，大多数人可能觉得这还是个遥远的概念。 但事实上，全球科学家们在这条路上已经跋涉了数十年。 可控核聚变装置之所以被赋予这个形象的名字，正是因为它旨在模拟太阳产生能量的机制，为人类提供近乎无限的清洁能源。

实现这一目标的核心挑战在于，如何约束温度高达上亿摄氏度的等离子体。 地球上没有任何实体材料能直接容纳如此高温的物质。 于是，科学家们发明了托卡马克装置，利用强磁场形成一个无形的“磁笼”，使高温等离子体悬浮在真空室中央，避免与容器壁接触。

而打造这个“磁笼”的关键，正是第二代高温超导带材（REBCO）。 它被业界视为可控核聚变中“超级磁体”的核心材料。 戎利建研究员对此有一个生动的比喻：金属基带就像是盖房子时的“地基”，超导层和缓冲层材料必须一层一层地在它上面“生长”起来。 它既为整个带材提供坚固的“骨架”，保证其在复杂工况下不塑性变形、不断裂，也确保了超导结构的完整与稳定。

然而，就是这样一个至关重要的“地基”，在我国却长期依赖进口。 这不仅意味着高昂的成本，更致命的是供货时间难以保证，严重制约了我国超导技术自主发展的步伐。

金属研究所团队此次突破的核心，在于他们自主研发的纯净化制备技术。 他们制备的C276合金纯度极高，硫、磷等杂质含量低于进口产品，内部夹杂物数量极低。 具体来说，硫含量不到万分之零点零五；在材料内部纯净度方面，2微米以上的大尺寸夹杂物数量极低，0.3微米以上尺寸夹杂数量仅6个每0.5平方毫米。 多项指标达到甚至优于进口材料水平。

高纯净度材料确保了合金具有优异的冷热加工性能和基带表面质量。 但这仅仅是解决了原料问题。 真正的技术难关在于如何将这种合金变成可实际应用的基带。

研究团队攻克了基带加工过程中的关键技术难题，成功将哈氏合金轧制成厚度仅0.046毫米（约为头发丝直径的一半）、宽度12毫米、长度超2000米的超长超薄金属基带。 基带表面光洁如镜，粗糙度小于20纳米。

这种材料的力学性能令人惊叹。 在液氮温度（零下196摄氏度）下，其抗拉强度大于1900兆帕，相当于在指甲盖大小的面积上可承受约19吨的重量。 即使经过900摄氏度高温持续加热5分钟并冷却至室温，其抗拉强度仍保持在1200兆帕以上，表现出优异的热稳定性和力学性能。

一项技术突破是否真正成功，最终要由实际应用来检验。 令人鼓舞的是，这项成果已快速走出实验室，完成了产业化验证。

由中国科学院金属研究所批量化制备的哈氏合金基带，已在上海超导科技股份有限公司和上海上创超导科技有限公司开展了验证工作。 在东部超导科技（苏州）有限公司，科研人员利用这批国产基带，成功完成了近千米MF系列高温超导带材的规模化制备。

验证结果显示，采用国产基带制备的超导带材性能优良，77K自场下平均临界电流达到594安培，在4.2K、10T垂直场下，临界电流达到1058.78安培（折合4毫米宽），与采用进口基带制备的第二代高温超导带材性能水平相当。 这标志着国产基带不仅解决了“有无”问题，更在性能上实现了对标进口产品。

目前，中国科学院金属研究所已与东部超导达成了20吨哈氏合金基带供货的框架合作协议，为国产化基带的规模化应用铺平了道路。 制备的第二代高温超导带材已应用于江西联创超导科技有限公司的相关项目中。

值得注意的是，这一突破发生在中国可控核聚变产业加速发展的大背景下。 2025年以来，我国在这一领域动作频频。

3月，我国“环流三号”装置实现1.17亿度原子核温度和1.6亿度电子温度的“双亿度”运行；7月，中核集团牵头组建中国聚变能源有限公司，重点布局大科学实验、聚变堆材料研制等领域；10月1日，“紧凑型聚变能实验装置”主机的关键部位底座进入总装阶段。

同时，全球首个国际原子能机构聚变能研究与培训协作中心落地四川成都，标志着中国在聚变能源领域的国际地位与影响力显著提升。 在政策层面，国务院国资委已将核聚变纳入“未来产业十大工程”，2030年前计划投入超3000亿元。

这条金属基带的国产化之路，折射出中国科技创新的扎实进步。 从原材料纯度控制到超精细加工工艺，每一个环节的突破都凝聚着科研人员的智慧与坚持。 当我们谈论“人造太阳”这样的宏大工程时，其实都是由无数个这样看似微小却至关重要的技术突破支撑起来的。

戎利建研究员指出：“我们制备的C276纯度极高，硫、磷等杂质含量低于进口产品，内部夹杂物数量极低，多项指标达到甚至优于进口材料。 ”这种在基础材料领域的精益求精，正是中国从制造大国向制造强国转变的微观体现。

目前，自主制备的C276已在多家企业完成验证，并成功制备出性能达国际水平的高温超导带材，应用于国内相关科技项目。 从实验室的样品到产业化的产品，这条路径已经打通。