让超导技术引领战略性新兴产业发展


 

 

美国有位科学家曾说,超导技术之于21世纪如同半导体技术之于20世纪。由此可见其对一个国家科技进步和经济发展的极端重要性。磁感应强度为1.5特斯拉的核磁共振成像超导磁体本月上旬已在中国科学院高能物理研究所励磁成功,标志着我国在这一领域有了令人瞩目的突破。这次实验还一举突破了该产品多线圈设计、线圈绕制和稳定、杜瓦吊挂、超导开关、超导接头、失超保护、电流引线、液氦液面测量等众多的关键技术及工艺,为实现该产品的国产化奠定了基础。

 

温家宝总理111日在国家科学技术奖励大会上指出:2010年是推进经济结构调整,转变发展方式,提高经济增长质量和效益的关键之年,要大力发展战略性新兴产业。核磁共振成像超导磁体励磁成功,标志着我国在超导技术理论、科研、应用等方面有了新的突破,它不仅广泛应用在医疗设备外,还可广泛应用于金属矿和非金属矿分选去杂、高炉烟尘废水处理等领域,为国家大力发展战略性新兴产业的宏伟蓝图描上了精彩的一笔。但要真正形成产业化并带动国家核心竞争力的提升,还有很多工作要做。

 

继续推进并深化超导技术的研究

 

我国在上世纪60年代末开始进行超导现象及其应用技术研究,1982年由韩朔、张超骥等人提出磁共振成像超导磁体的研究,这个课题当时在国外也是刚刚起步,成为国际上医学诊断设备开发的新潮流。1983年底国家科委拨款80万元给电工所开发磁共振成像超导磁体,经过一年由张超骥、陈浩树基本完成了四线圈原型磁共振成像超导系统的设计。但由于各方面的原因,此后这项研究一直进展缓慢,远远落在外国的后面。以至于我国不得不花费大量外汇大批从外国购买昂贵的核磁共振成像设备。现在,这一技术的研究终于有了关键性的突破,但与外国早就超过25T的技术相比,其1.5T的磁感应强度处在起步阶段,刚刚达到医用水平。我们应该趁势而上,加大投入和工作力度,推进并深化超导应用环节中的各项基本技术(如磁场分析计算和方法、磁体设计和结构技术、低温传热分析和方法、低温容器设计和结构技术、与超导磁体相关的其他配套技术等)的研究,在继续改善BSCCO带材(也称为第一代带材)的同时,致力研究开发在柔性金属基带上涂以YBCO厚膜的涂层导体(第二代高温超导带材),并努力使产品的精确性、稳定性、实用性等方面达到甚至引领世界先进水平,通过自主知识产权不断提升我国在超导技术领域的核心竞争力。

 

做好科学规划和组织实施

 

据有关机构研究显示,在未来20年内,超导市场需求在2010年为600-900亿美元,2020年将达到1500-2000亿美元。因此,我国要在这一新兴市场中有所作为,就应该科学制定并组织实施超导技术产业化的近、中、长期发展规划,确定产业的发展方向、目标和进程,发挥政府的主导作用、企业的主体作用、科研院所的研发作用、金融体系的支撑作用和中介的纽带作用,形成产学研有机结合、多学科交叉、多部门联合的技术体系,做好高温超导技术基础理论研究及工程化超导材料导设计、计算、熔炼设备、加工设备、测试检验设备、应用等的研发,使这项技术从资金投入、材料寻找替代、技术融合、区域分工、成果转化并形成产业化、产能分布、产品营销、推广应用等方面都能合理、有序、稳步地推进。还应搞好高温超导技术上下游产业对接和相邻、相关产业配套工作,与新材料、新能源、新工艺等同步发展,成为我国发展战略性新兴产业的重要组成部分。

 

对成果转化及时进行引导和扶持

 

中国的国情和非完全市场经济的状况,决定了任何事物的发展进步都离不开政府的支持,科技成果的转化、推广、应用更是如此。因此,政府应该制定一系列鼓励、支持超导技术研发应用的政策措施,从人才、资金、市场、体制机制、政策法规等方面给予强有力的引导和扶持,特别是在项目的融投资、生产经营和市场培育过程中,给予一定的政策、税收优惠。从目前国际上高温超导产业化应用的趋势来看,铋系高温超导线材目前已实现商品化,主要产业化核心技术被美国、日本、中国、德国等少数国家所掌握。我国铋系高温超导线材已实现了产业化,在超导材料的应用方面如超导电缆、超导滤波器等方面取得了突破性进展。但还有很多技术和成果有待转化为产品,使其能够及时、有序、高效地转化为现实生产力并产生应有的经济、社会效益,由此带动整个超导技术及其相关产业的发展进步,成为我国科技创新和科技成果推广应用的新兴力量,推动国家战略性新兴产业健康、稳妥、又好又快发展。

 

做好超导技术实用化工作

 

超导磁体可应用于能源、信息、交通、环保、化工、科学仪器、医疗技术、国防军工等诸多领域,前景十分广阔。如在电力系统中,超导技术使得各种电气设备更加小型化、轻量化和高效化,能限制短路电流,解决系统稳定性问题,实现高可靠性和高密度输电,并可迅速有效地平衡峰值负载,降低电网的造价和改造费用;超导高热供暖技术具有安全节能、不生锈、不腐蚀、无水垢、不怕冻、对人体无害等突出特点,可用于家庭、办公室、学校、工厂、商店、暖棚、花窖等采暖、加热、烘干场所;超导高梯度磁分离技术不仅可以分离矿物、煤、高岭土中磁性杂质,还可通过预先加入改性的磁种子颗粒材料,从而分离工业废水中无磁性的有机、无机污染物,实现工业污水的达标排放,且与传统的化学、生物处理法相比,单位面积小,反应时间短,处理周期短、净化效果好,占地仅为传统污水处理系统的1%,可用于造纸、化工、纺织、医药工业、发酵工业、重金属工业等的烟尘废水净化分离;核磁共振成像不仅能分辨人体中脂肪、肌肉、肌腱、血管、神经及骨骼等组织,还能分辨脑脊髓的灰质和白质、肾皮质和肾髓质以及肾周围脂肪等,在临床上已用于大脑、脊髓、心脏、肌肉、肺、肝、肾、胰、盆腔、骨、骨髓、血管和肿瘤等器官和组织病变的诊断,并已经取得了很好的效果;超导磁悬浮列车速度快、噪音小、运行平稳,列车可以直接通到城市中心;超导储能系统稳定可靠;超导变压器能耗小;超导电机功率大、体积小、噪声低,非常适合于军事舰船的动力推动系统等等。加快超导技术实用化进程,利用超导技术开发新产品、新技术、新工艺,可大大提高我国科技应用的整体水平,大量节约能源,降低企业生产成本,提高经济效益,是一项功在当代、利施全民、影响深远的事业。

 

要注意防范和化解各种风险

 

任何新兴产业的发展过程都不会一帆风顺,必须注意防范和化解在高温超导技术的产业化过程中出现的各种风险。一要防范由于技术开发难度大,关键技术难于突破,遭遇外界技术障碍和技术壁垒,实验条件、设备和工具缺乏等造成技术开发失败带来的技术风险;二要防范新产品由于性能、稳定性或消费者惯性等因素一时难于被市场接受,市场开拓难度大、市场需求不旺或市场增长不快,市场定位不准,营销策略、营销组合失误,新产品寿命短或开拓的市场被更新的产品代替等市场风险;三要防范因技术、设备原因难于实现产品大批量生产,工艺不合理或现有工艺不适应,生产周期过长或生产成本过高,原材料供应无法解决,检测手段落后、产品质量难于保证、可靠性差等生产风险;四要防范技术创新资金不足,融资渠道不畅,资金回收困难等造成的财务风险;五要防范专利、版权或其他原因导致产生民事纠纷、司法诉讼带来的法律风险。

 

高温超导技术及其应用将成为21世纪世界科技领域新的制高点,更是全球经济新一轮发展的驱动力,政府应及早对这一技术的开发应用作出科学规划、统筹部署,并加大人、财、物的投入和工作力度,不要像过去研发超导技术和材料那样半途而废,错过了最好的发展时机,从而丧失了技术领先的地位和市场先发地位。要以高温超导技术的突破和创新,来引领国家战略性新兴产业的发展,使我国在全球下一个经济发展周期中取得先机,拥有足够的活力、动力和市场竞争力,实现经济新的腾飞。