目前，全球范围内致力于推动高温超导带材产业化与低成本规模生产的企业与研究机构，正将MOCVD技术视为重要的发展路线。

MOCVD技术的基本原理是通过将金属有机前驱体在设定温度下气化，在精确控制的温区环境中与载气一同输送到基带表面，随后在高温衬底上经历“分解—反应—沉积—外延”的连续动态生长过程。相比其他工艺，MOCVD在REBCO带材制备中具有组分调控灵活、成膜面积大、膜厚均匀性良好等优点，同时由于无需高功率激光器、对真空环境要求相对较低，在设备成本、维护复杂度及规模化扩展方面具备显著优势。近年来，已有多家企业和研究团队报道基于MOCVD技术成功制备出在低温高场条件下表现出优异性能的REBCO带材，充分印证了该技术路线的应用潜力。

然而，当前MOCVD技术在实际规模化生产中仍面临若干关键挑战，主要包括以下3个方面。

1. 高纯金属有机源制备：RE、Ba、Cu的有机源（多为固态）提纯困难，特别是钡和稀土源易发生聚合，影响挥发性和纯度，需攻克公斤级高纯、稳定有机源的工业化制备与质检技术。

2. 系统稳定性提升：MOCVD过程涉及气化（~300℃）、输运（300℃—340℃）、生长（>850℃）3个温差显著的阶段，极易因管路堵塞、温控失效导致组分偏离和性能下降。需从设备结构、加热与温控方式上进行根本性优化，实现全程精准控温。

3. 设备多物理场模拟：由于工作真空度较低（~10² Pa），腔室内的气流、温度场分布对薄膜均匀性影响巨大。需通过多物理场仿真优化设备设计，缩短研发周期。

MOD制备REBCO超导层所需主要原料为低成本的三氟乙酸盐，且在低温热解、高温REBCO超导层晶化和后期REBCO层由四方相转为正交相的吸氧阶段均无需真空设备，因而MOD是目前综合成本最低的超导层制备方法。

当前面临的关键科学技术问题：

1. 去氟/减氟工艺优化：MOD技术面临的关键挑战之一，是如何在热解与晶化过程中实现高效、彻底的氟化物去除，同时避免因脱氟反应不充分或副产物残留而损害REBCO超导薄膜的织构质量、化学纯度及最终载流性能。

2. 可控钉扎中心的引入及钉扎效能提升：传统离子掺杂法形成的钉扎中心尺寸和分布难以控制。目前主要引入零维点缺陷，探索引入一维柱状缺陷（如通过成本可控的离子辐照）以及点-柱协同钉扎机制，以抑制各向异性、拓展应用。钉扎中心在高温处理过程中的稳定性需提升，防止其粗化。

3. 厚膜制备工艺优化：厚膜制备中的应力、裂纹以及钉扎中心在厚度方向均匀分布的问题，需要将钉扎调控与厚膜生长工艺深度集成优化。

 此外，RCE路线在商业高温超导输电方面有一定前景，本研究不做详细展开。无论是PLD、MOCVD、MOD还是RCE路线，其超导层均为脆性陶瓷材料，普遍存在韧性差、抗拉强度低等固有弱点。具体表现为：当带材所受拉应力达到基体屈服强度的70%—80%时，超导层易萌生裂纹，导致临界电流发生“断崖式”衰减；同时，脱层应力不足与最小弯曲半径受限，也直接影响带材在绕制、装配及运行中的可靠性。这些力学失效机制贯穿于所有技术路线的材料设计、制备工艺与应用场景中，是决定超导带材能否实现规模化、高可靠应用的核心瓶颈之一。

 稳定层（Ag、Cu）

在高温超导REBCO带材中，银（Ag）层与铜（Cu）层的制备是封装与稳定化的核心工艺环节。银层直接沉积于REBCO超导层之上，主要作为兼顾化学防护、氧扩散通道与电接触的关键界面层；铜层则电镀于银层之外，作为带材的主要电流稳定与热扩散层，并提供机械支撑。二者协同作用，共同决定了带材的长期稳定性、电流传输效率与工程应用的可靠性。

当前面临的关键科学技术问题：

1. 性能平衡：铜层厚度增加有利于稳定性和热扩散，但会降低工程电流密度和机械强度，需根据不同应用需求优化厚度。

2. 微观结构调控：铜层的纯度、晶粒结构直接影响其电阻、热导率和机械性能，需建立其与宏观性能的定量关系。

3. 均匀性控制：电镀工艺易导致铜层沿宽度和长度方向厚度不均，严重影响其后续应用过程中的产品质量（如电缆尺寸、密绕型线圈绕制平整度等）控制，需开发精密控制技术确保均匀性。另外，大长度带材的电镀极易出现小孔洞等缺陷，电镀的完整性控制非常重要。

当前高温超导带材工程化与产业化推进中，仍存在诸多亟待突破的瓶颈问题，本文具体梳理10个关键科学技术问题（表4）。

4

政策建议

为推动我国实现从基础研究领先到产业应用领跑的转变，提出5点建议举措。

1

加强基础研究，推进AI赋能材料研究新方法

持续加大基础研究投入，依托国家重大科技基础设施，支持超导机理、新型超导材料体系探索等原创性、颠覆性研究，为下一代技术储备源头创新；强化应用导向研究，针对限制超导材料性能瓶颈的成相机制、相演变规律和磁通钉扎机理等问题，设立专项研究计划；推动人工智能与材料科学深度融合，大力支持AI技术在超导材料发现、工艺优化、性能预测、缺陷分析及机理研究中的应用，推动新型高热导、高电导缓冲层材料设计，提升高温超导带材稳定性。

2

加强关键技术攻关，确保核心装备自主可控

聚焦高温超导产业链中的“卡脖子”环节，系统布局、重点突破。首要任务是组织优势力量和骨干企业，攻克高性能长带材连续化制备所需的核心技术。整个技术攻关过程应坚持以国家重大战略需求为牵引。例如，针对可控核聚变装置对极高性能超导磁体的要求，以及高端医疗装备国产化对高均匀度、高稳定性医用磁体的迫切需求，设立专项研发任务，反向驱动相关关键技术的持续攻关与迭代升级。其次需要攻克核心装备如IBAD系统、高速PLD沉积设备、大型MOCVD反应腔等，并实现大功率准分子激光器及面向高场、低温、多物理场耦合条件的高端综合测试系统的自主可控。最终形成从核心材料、关键装备到重大工程应用的全链条协同发展能力。

表4　高温超导带材领域亟待解决的10个关键科学技术问题

3

加快建设高温超导带材临界性能测试平台，夯实工程应用数据基础

面向工程应用的高温超导带材性能测试需求，建立千安级电流、强磁场、宽温区及多角度磁场条件下的临界性能综合测试平台。目前国际上具备此类综合测试能力的机构主要包括美国强场中心（31T/45T）、日本东北大学（25T）、新西兰罗宾逊研究所（8T）和瑞士日内瓦大学（15T）等少数机构，这些机构建立的工程数据库为材料评估和磁体设计提供了重要支撑。我国已建成的高场磁体有中国强磁场科学中心（31T/45T）和综合极端条件实验装置（26T/35T）等，然而目前尚未建成针对高温超导带材的测试平台，这严重制约了未来国产带材在聚变磁体等高场应用中的可靠性验证，亟需布局建设自主的强磁场-大电流-低温综合测试平台，并构建标准化工程数据库，为我国高温超导相关的重大科技装备安全运行提供数据保障和技术基础。

4

加快完善高温超导材料标准体系建设，提升国际竞争话语权

系统完善国内高温超导材料标准体系并探索开发新的应用场景，进一步加快制定和完善涵盖REBCO材料（性能、测试方法）、应用组件（电缆、磁体）、系统工程与运维等方面的全套标准，规范行业发展。通过牵头组建标准制定联盟、搭建第三方权威检测平台、推动标准与市场需求深度绑定等方式提升国际话语权，积极参与并主导相关国际标准的制定与修订工作，推动国内标准与国际接轨，提升我国在全球超导产业中的影响力和竞争力。

5

贯通产学研用联合机制，加快成果示范应用转化

围绕“材料—器件—装备—系统”全链条，构建高效协同的产学研用联合创新体系，打造稳定运行的协同创新平台和产业联盟；通过设立“应用示范引导专项”，在磁约束核聚变、粒子加速器、电网、轨道交通、医疗等领域推动建设具有规模和影响力的示范工程，以真实场景下的性能与成本要求，倒逼材料、工艺和装备的迭代升级，加速技术成熟。

致谢

在报告撰写过程中，感谢古宏伟、刘建华、王秋良、秦经刚、徐庆金、杨坚、丘明、闻海虎、索红莉、赵跃、武悦、陶伯万、蔡传兵、周迪帆、朱佳敏、王玉山等专家对报告内容提出的专业意见与建设性建议；感谢张伟刚和徐慧在材料整理和版面设计方面付出的努力。

作者简介

应天平   中国科学院物理研究所特聘研究员。主要研究领域：新型高温超导材料探索及实用化研究。

程金光   中国科学院物理研究所副所长、研究员。主要研究领域：高压极端条件下的新超导材料和奇异物理现象。

文章来源

应天平, 王栋樑, 杨芃焘, 等. REBCO高温超导带材战略研究. 中国科学院院刊, 2026, 41(2): 318-332.

DOI: 10.3724/j.issn.1000-3045.20260202004.