超导电子：产业化急需“工业路线图”

从发现超导现象至今，全球都在致力于超导电子技术研究和应用推广。随着超导电子应用领域的不断拓宽，其优越性也不断得到显现，如何更好地推动超导电子技术理论研究成果的转化，如何拓宽应用市场，已成为当前我国超导电子技术发展的关键点，也是整个产业需要协力攻克的难点。

10月25日～26日，第十二届全国超导薄膜和超导电子器件学术研讨暨超导电子技术应用研讨会在合肥举行。此次会议由中国电子学会超导电子学分会与中国电子科技集团公司第十六研究所共同举办，旨在进一步推动超导电子产业化的发展。



历经20多年科研 现步入实用化阶段

超导高温滤波器已在16个省投入应用，中国经过25年超导电子的理论研究，迎来了成果转化。



我国从1986年发现高温超导材料之后，开始投入大量人力物力进行技术研究和攻关。此外，随着无线通信的大力发展，空间电磁环境日渐复杂，我国很多无线通信装备受到复杂的外界干扰，性能受到不同程度的影响。提高各种通信设备的灵敏度、探测距离和抗干扰能力，已经成为无线通信领域亟待解决的难题之一。超导滤波器可有效提高装备的整体抗干扰能力和电磁兼容性。

去年，超导高温滤波器投入了实际应用，这意味着中国经过25年超导电子的理论研究，实现了成果转化，开始步入实用化阶段。

在研讨会上，清华大学超导电子学研究中心主任曹必松教授指出：“2011年8月，依托清华大学超导技术的公司综艺超导公司与无线电设备用户签订了超导滤波系统订货合同，到目前为止，产品已在全国16个省的通信装备正常运行。此次合同的签订标志着超导技术具备了真正的经济价值。”

在超导航天应用方面，超导电子技术也取得了实质性的突破。中国电子科技集团公司第十六研究所研制的超导接收机担任了探月工程“嫦娥一号”和“嫦娥二号”的测控任务。此外，其研制的小型化超导接收机已经成功完成了与雷达等信息装备的联试工作，未来将全面推广在信息装备领域里应用。

中国科学院物理研究所研究员何豫生提到：“今年10月份，我国首次超导滤波器卫星试验取得成功。超导航天应用研究经历了地面试验验证、卫星试验验证和载人航天空间实验室实际应用系统试验三个阶段，当前第三个阶段也已试验通过。”



深空探测跻身国际前列 医疗领域差距较大

我国超导电子技术在深空探测方面已占有世界一席之地，在医疗领域还处于起步阶段。



目前，我国超导电子技术在深空探测方面已占有世界一席之地。何豫生提到：“全部国产化的超导滤波器前端产品已研制出来，这使我国在超导航天应用领域跻身国际前列。美国高温超导空间试验经历了三次卫星试验，我国通过两次空间试验已达到美国三次试验的效果。到2014年，如果我国空间实验室试验取得成功，将使我国超导技术空间应用走在欧洲和俄罗斯等前面。”

此外，我国还建成国际首个高温超导气象雷达站。“该气象雷达站在国际上具有一定的影响，在国际专著中给予很高评价，也被多个相关国际会议邀请作报告。”何豫生指出。

医疗电子是超导电子另一大应用市场，在医疗领域上，超导电子可应用在SQUID心磁、核磁共振成像方面。心磁图仪器比传统的心电图仪器灵敏度高出很多，比如一些先天性的疾病，传统心电图仪无法诊断，而心磁图仪能及时有效地发现。心磁图仪器的应用为医学临床诊断提供了一个更为高效的测量手段。

据了解，北京大学物理学院目前研制的心磁图仪器已进入临床试用阶段，中国科学院上海微系统与信息技术研究所也已推出成人心磁图样机，当前正在进行临床研究。

不过，与国外相比，我国超导技术在医疗领域的应用差距还很大。

中国电科第十六研究所左涛博士指出：“当前，美国和日本已有相当成熟的SQUID心磁和脑磁仪产品，每年的市场份额高达几十亿美元，销售覆盖全球的医疗研发机构。目前国内在这方面还处于起步阶段，80%%的高端医疗设备都是进口的，价格昂贵。”

左涛分析原因说，目前国内没有产业化扶持的机构，研究机构主要是单打独斗，没有形成联盟，有些单位完成课题就算是结束了，没有继续向应用转化。国家应该将分散的、有技术优势的科研单位联合起来，成立研发中心，从而将研究成果更好地转化为实际应用。



发展前景开阔 产业化发展待突破

业界看好移动基站和医疗设备两大市场。超导电子产业化发展要以应用为重点，将学研用充分结合。



在未来的发展前景中，业界比较看好移动基站和医疗设备两大民用市场。

在移动基站方面，电子科技大学航空航天学院教授羊恺告诉《中国电子报》记者：“随着3G、4G移动通信的不断发展，移动基站会大量进行同址建设，设备之间会存在信号干扰问题。而超导电子技术可以有效减少信号干扰、提升通话质量、降低噪声、扩大通信范围，并且能够减小对人体的辐射。”

在医疗设备方面，左涛认为，未来20年，运用超导技术的磁医疗设备将有巨大的市场空间，国外相关产品已开始涌入国内市场，国内应该加大在医疗领域的研发和应用力度。

中国电科第十六研究所所长郭冠斌进一步指出：“如果国内能够将超导的核磁共振技术应用在医疗领域，老百姓就能够真正地受益，以前治疗一次需要上千元，今后几百元就可以。”

从当前来看，产业化建设是我国超导电子发展急需突破的一大难点。郭冠斌向记者强调说：“应用是重点，我们需要把研究成果更好地转化为实际应用。将学研用充分地结合在一起，才能更好地发挥超导电子技术的优势。”

对于如何进一步推进产业化，羊恺提到：“降低成本是产业化面临的一大问题。超导电子应该打造一个‘工业路线图’，先将其应用在对成本不敏感的领域，以应用为牵引，不断扩大市场份额，从而逐步降低成本。随后，就比较容易将应用领域延伸到更大的范围。”

超导电子具有极致的性能，也需要极致的条件推动，只有技术、市场、资金三方位结合，才能更好地实现产业化发展。羊恺认为，一是要从“单纯的做产品”转移到“从体系入手”，需要材料、器件、系统、应用整个产业链的各个环节通力合作；二是要吸引外部资金推动产业发展，如国家重大工程专项资金或社会风投资金。

曹必松说道：“超导研究工作者长期以来有一个共同心愿，希望早日实现中国高温超导真正的实际应用，即面对最终用户的规模商用和产业化。”

当前，产业链各环节已经开始积极筹划，助推产业化的实现，本次会议对产业链就具有独特的助推意义。郭冠斌所长表示，中电科技第十六研究所不仅做超导器件产品，也做前端的基础产品，争取把制冷机的成本降下来，这样就能降低超导器件的成本。只有成本下降了，超导电子产品才有可能被大批量使用。

记者也了解到，在国外产业化发展上，美国可谓是先驱。美国超导技术公司的滤波器已经在美国6000多个基站上投入使用。此外，欧洲也有了超导技术应用发展规划，预计2015年实现低噪声SQUID器件的首次应用；到2019年，可实现SQUID器件在医疗领域的应用，2020年将全面实现应用。对比之下，我国超导电子产业化之路仍任重而道远。

记者观察

期待超导电子迸发更多“超能量”

慕容素娟

我国超导技术从研发到实际应用，历经了20多年，可谓是一段漫长而又充满艰辛的历程。对于一批批投入热血和青春的超导人来说，如此坚定而执著地选择这条道路，正是因为他们预见到超导电子具有巨大的“超能量”，将来一定会有“大作为”。


从当前国内超导电子发展的态势来看，超导电子的“超能量”已经崭露头角。例如：超导电子产品已服务于探月工程“嫦娥一号”和“嫦娥二号”，助推我国航空航
天事业的不断壮大；高温超导滤波器在16个省的雷达上长期投入使用，使通信设备的灵敏度、探测距离和抗干扰能力有效提升；我国还建立了国际上首个高温超导
气象雷达站，能够在特定领域、特定时段有效地提升气象预报的准确度，国内相关气象部门也对其极为关注，计划进行试用。

不过，当前在国内，超导电子的“超能量”还没有充分地发挥出来。


比如在医疗领域，超导磁医疗设备如脑磁图仪器、心磁图仪器，比传统心电图仪器更加精准和灵敏，可以及时有效地发现传统心电图仪无发检测的疾病，而且可以更
加精准地定位到病灶的位置等等。目前，国内用的主要是进口仪器，由于价格昂贵，老百姓还未能充分受益于超导电子技术。等国内有了自主研发的超导磁医疗设备
后，治疗费用将大幅度降低，老百姓将真真正正地受益。


在通信领域，超导电子能够提升信号覆盖范围，还可以增加通信容量，对于偏远农村和城中村来说，无疑是一大福音。随着3G、4G等移动通信技术的不断发展，
基站设备间会存在自干扰问题，通话质量会受到影响，超导电子设备可以有效解决这些问题，还可以降低通信系统功率，减小人体辐射。当前，由于成本的原因，超
导电子技术设备还没有充分地在移运通信基站上大规模应用。


此外，超导电子技术还可以应用于磁悬浮列车、超导电缆、超导电动机、超导储能等方面。今后，甚至还会在量子核算领域发挥重要作用，打破计算机“0、1”框
架，提供更为强大的计算能力。国外目前也正在利用超导进行宇宙起源探索的应用尝试，验证广义相对论，探测暗物质、暗能量等。超导电子的“超能量”让人意
外、超乎想象，但还未能充分地展现出来。

超导电子的“超能量”还需要一定的条件来实现，这就需要我国超导电子产业链的集体发力才能形成。

在这里，想提一下“飞机涡轮发动机”的故事。飞机的涡轮发动机理论是国人写出来的，最后英国将这个理论转化为应用，做出了第一代贝斯发动机。排除一些历史特殊原因之外，这件事对当下国内超导电子技术的发展仍有一定的借鉴意义。

当前，国内超导技术在某些领域已跻身于国际前列，虽然某些领域有些落后，但是我们不缺乏优秀的科研机构和人才。


因此，国内超导电子产业一定以应用为重点，推动理论成果向应用的最终转化。只有真正地应用于实际，超导电子才能展现其“超能量”的优势，才能真正地实现其
价值。在生产环节，也要从体系着眼，挣脱只关注单一产品的束缚，使产品多样化，发挥出集群效应，推动企业以及产业链的共同成长。在当前产业化发展的关键点
上，超导电子产业链各环节也需要进一步加大合作，形成1+1>2的合力。

超导电子从发现至今，经过了百年的孕育，当前中国超导电子“超能量”正在悄然释放，期待它早日迸发出更多的“超能量”。