张平祥书写“超导传奇”

撰文/李子涵 李方园 摄影/行向辉 资料

“书生办厂”开启产业化之路

超导是20世纪最重大的科学发现之一，指的是某些材料在温度降低到某一临界温度电阻突然消失的现象，具备这种特性的材料被称为超导体。超导材料在电力能源、高端医疗设备、轨道交通、大科学工程、军工等领域有着广泛的应用前景。

20世纪80年代中后期，西方国家已经形成了成熟的超导材料产业链。我国的超导研究从20世纪五六十年代开始，实验室取得的成果处于世界领先水平，却一直没能转化成产业。

△张平祥院士指导产业人员超导线材生产技术

1985年开始，张平祥师从我国“超导大师”周廉（超导材料领域首席科学家、中国工程院首批院士），在实验室取得了丰硕的成绩。1994年，张平祥出国深造。在国外工作生活的几年，亲眼看见了国外超导产业的发展成果和我国实用化的差距。于是，让我国自主研发的超导材料走出实验室，实现产业化，成为张平祥的梦想。

2003年，张平祥、冯勇、刘向宏3位同门师兄弟，抛下国外优厚的工作、生活条件，为了这个在别人看来特别“书生气”的梦想，他们在西安北郊的一片荒地上开始创业。

对于“书生办厂”的说法，师兄弟3人采取了“听之任之，再过几年且看之”的态度。3个人之前在实验室如鱼得水，可如今创办企业却都是新手，一个个困难结结实实地摆在了他们面前。

张平祥院士和分析检测人员讨论材料性能

△2017年11月，张平祥教授在IFAM2017大会上作超导材料发展趋势的报告

资金是他们遇到的第一个难题。因为之前国内从未有过超导材料产业化的尝试，大家都怀着不信任的态度，没有人投资。“最难的时候，账上只剩1万多块钱。”张平祥介绍，几个工地近千名工人，若不及时支付工程款，随时可能面临人去楼空的窘境。

在生死存亡的危急时刻，他们动员员工集资拯救公司。一开始，大家都很犹豫。张平祥无比坚定地告诉大家：“现在农民种大棚菜都能活下去，如果我们干不下去了，这块地就种大棚菜吧！”

他的决心和坚持给了大家一剂强心针。团队七八个成员全部把房子抵押给银行贷款。短短一个星期，公司员工凑了1400万元。这笔钱解了燃眉之急，厂房得以顺利建设。2004年11月6日，西部超导一期项目正式投产，结束了中国超导产业为零的历史。

助力“人造太阳”

随着产业化的开始，他们又遇到了更严峻的问题。

这还得从创办西部超导的初衷说起。国际热核聚变实验堆计划（简称ITER计划）是目前全球规模最大、影响最深远的国际科研合作项目之一，旨在利用核聚变产生的能量永久地解决人类能源危机。ITER计划的核心装置是一个能产生大规模核聚变反应的超导托克马克，俗称“人造太阳”。其中能够“约束”上亿摄氏度反应温度的关键，就在于使用超导线材制造聚变反应系统核心装置托克马克线圈。

2003年1月，我国正式参加国际ITER计划谈判。如果能参与到这个计划中，也就证明了我国具备超导材料产业化的能力，同时又能快速提升产业化水平。“我们回国办厂，也是冲着这个目标而来的！”张平祥介绍。

2004年，公司接到了第一批国际订单——生产一批铌钛棒材。铌钛棒材是制备ITER计划核心装置所需超导线材的基础材料。大家对此十分兴奋，希望可以为以后制备铌钛线材积累经验。但是，棒材生产出来以后，呈狼牙棒状，完全达不到工艺要求。

“原本是想为铌钛线材的生产积累经验，但是现在却连工艺相对简单的前期产品都无法保证，大家无比痛心。”张平祥说，这一事件在公司的发展中具有重要意义。它让大家更清楚地看到了实验室和产业化的差距，促使他们将实验室思维转化为产业思维。

意识到了问题所在，张平祥团队立即重新更改技术参数，制定与之相适应的工艺操作流程，最终生产出了合格的产品。之后，他们又一路攻关，解决了困扰超导线材工程化应用多年的技术瓶颈，成为全球首家成功攻克国际热核反应聚变堆用超导线材导体设计和长线加工技术难关的供应商。

2010年12月20日，中国国际核聚变能源计划执行中心代表国际ITER组织，与西部超导签署了总量约210吨的超导线供货合同。西部超导参与“人造太阳”计划的梦想终于实现，并成为该项目唯一国内供货商。

2011年，第一批铌钛线材样品下线。在ITER国际组织进行的对比测试中，鉴定委员会认为，其制备的高性能超导线材综合性能达到国际领先水平。在ITER计划的带动下，西部超导成为目前国内唯一的低温超导线材商业化生产企业，全球唯一的铌钛锭棒、超导线材、超导磁体的全流程生产企业，保障了国家急需关键材料的供应。

至此，我国实用超导产品技术水平和性能跻身世界一流。

探索超导材料造福人类的新征程

张平祥团队努力拓展造福人类、为国家服务的深度与广度，推动超导材料在更多领域的新应用。

超导磁共振成像（MRI）是现代医疗影像诊断最重要的手段之一。它能够在不损害健康的前提下，快速获得患者身体内部结构的高精确度立体图像，帮助筛查、确诊早期重大疾病。但是，磁共振成像仪用超导线材的制备技术长期被欧美发达国家所垄断，导致进口仪器价格居高不下，难以在国内医院大量普及。

△张平祥院士指导产业人员超导线材生产技术

张平祥团队突破了超导核磁共振成像仪用超导线材制造核心技术，研发出国内首根具有完全自主知识产权的核磁共振成像仪用超导线材，并建成我国首条年产能400吨的核磁共振成像仪用超导线材生产线。截至目前，相关产品已为美国通用电气、德国西门子等全球主要医疗影像设备供应商供货，占到全球市场份额的30%。随着产业化水平不断提升，这一比例还将不断扩大。

该技术的研发和产业化，打破了长期以来我国超导线材依赖进口的状况，全面提升了我国超导材料制备技术的能力和水平，推动了我国超导材料科学及应用技术加速发展。“超导核磁共振成像仪用超导线的国产化，使核磁共振医疗设备的进口价格降低50%。我们的愿景是不断提升其产业化生产能力，让更多基层医院用上价格便宜、成像清楚的高端医疗设备！”张平祥说。

与此同时，团队突破了磁体制备技术，实现了大尺寸单晶硅用超导磁体产业化，并不断拓展超导磁体在重离子、质子加速器肿瘤治疗、舰船综合电力系统、污水处理等新领域的应用。

“超导材料是新材料产业的代表之一，在科学研究、能源、国防、交通等众多领域举足轻重，具有重要的战略意义。我们还将布局探索超导材料在磁悬浮列车、量子干涉、电力传输等领域的应用。”张平祥介绍。

2019年，西部超导首批登陆科创板。说起书写“超导传奇”的秘诀，张平祥始终认为是团队的力量。“作为国家‘三线建设’单位，西北有色金属研究院保持着勇担重任、不怕困难、艰苦创业、艰苦奋斗的拼搏精神。大家齐心协力，攻坚克难，是能干成大事的关键！”他说，“当选院士，感觉身上的担子更重了。我会带领团队，攻克更多难题，为国家社会的发展作出新的贡献！”