日本京都大學大學院工學研究科雨宮尚之教授團隊于2026年9月正式公布研發(fā)成果，成功開發(fā)出名為SCSC電纜的高溫超導集合導體及其配套繞線工藝。該成果針對傳統(tǒng)高溫超導線材在交流工況下?lián)p耗過高、難以彎曲成型的痛點進行結構優(yōu)化，目前已在實驗室環(huán)境下完成多匝線圈實測，明確指向航空電推進電機與核聚變發(fā)電裝置的下一代磁場構建需求。

微觀結構重構降低交流損耗

高溫超導材料在零電阻狀態(tài)下可承載極高電流密度，是電機輕量化與節(jié)能改造的核心材料。然而，常規(guī)帶材在交變磁場中易產生渦流效應，導致顯著的交流損耗，且剛性過強無法直接繞制成復雜線圈。雨宮團隊采用的SCSC架構將高溫超導薄膜分割為細絲狀單元，各細絲間通過電鍍銅層實現(xiàn)電氣連通。這種類似絞合線的拓撲設計有效抑制了橫向渦流路徑，使交流損耗大幅下降。細絲外圍包裹的銅鍍層不僅承擔均流作用，還作為機械支撐層，賦予線材必要的柔韌度，使其能夠適應螺旋纏繞工藝。該結構設計巧妙規(guī)避了傳統(tǒng)單層薄膜在彎折時產生的晶格畸變問題，為后續(xù)的大規(guī)模卷繞提供了物理基礎。

八層復合繞制突破長徑比限制

為實現(xiàn)工程化應用，團隊重點攻克了多層疊加與長距離連續(xù)制備兩大工藝壁壘。本次試制的SCSC電纜采用直徑小于3毫米的金屬芯軸作為骨架，將24根銅鍍層多細絲高溫超導帶材以螺旋方式分層纏繞，共完成8層復合包覆。理論計算表明，該截面構型可穩(wěn)定輸送數(shù)千安培量級的額定電流。若替換不同臨界溫度的高導材料，該結構可直接適配核聚變托卡馬克裝置中的環(huán)向場線圈。在長度維度上，通過改良專用纜線絞合設備，團隊已穩(wěn)定拉制出45米長的連續(xù)電纜段。這一長度指標跨越了實驗室短樣階段，達到航空大功率電機定子繞組所需的單段成型標準。連續(xù)化生產對放線張力的一致性要求極高，任何局部應力集中都可能導致超導薄膜微裂紋擴展。

以下為本次試制產品的核心參數(shù)匯總，供產業(yè)鏈上下游參考選型：

上述參數(shù)直接關聯(lián)下游設備的散熱設計與空間布局。采購方在評估供應商樣品時，應重點核對帶材寬度公差與銅鍍層厚度均勻性，這兩項指標決定了多層繞制時的貼合緊密度。對于集成商而言，SCSC架構的模塊化特性允許根據(jù)目標磁場強度靈活調整層數(shù)與匝數(shù)，可顯著縮短定制線圈的開發(fā)周期。在實際產線導入前，建議先進行小批量樣品的介電強度測試與熱循環(huán)疲勞評估，以確認鍍銅層在極端溫差下的附著力穩(wěn)定性。

在器件級驗證環(huán)節(jié)，研究人員利用半徑30毫米的圓形繞線模具，將SCSC電纜以5層結構緊密排布，完成33匝圓筒形線圈繞制；同時基于半徑25毫米模具加工出3匝鞍形立體線圈。通電測試顯示，實際載流能力與電磁仿真預測值高度吻合。低損耗特性意味著系統(tǒng)運行時產生的焦耳熱大幅減少，對低溫制冷機組的選型與能效匹配提出更高要求。日本在超導電力傳輸與磁體制造領域長期保持工藝積累，其核心優(yōu)勢在于高純度金屬基體處理與精密繞包張力控制，國內相關企業(yè)在細絲絕緣隔離與大曲率半徑應變管理上仍需針對性驗證。

45米的連續(xù)制備長度與十分之一的實測損耗降幅，構成了該技術從實驗室走向產線的兩個關鍵錨點。前者意味著無需頻繁接頭即可滿足大型旋轉電機的單極繞組需求，后者則直接決定了超導系統(tǒng)在并網(wǎng)或航空工況下的熱負荷邊界。下游廠商在導入此類新型導體時，應優(yōu)先建立包含交流阻抗譜分析在內的完整測試矩陣，并結合實際運行溫升曲線重新核算冷卻系統(tǒng)的制冷功率配比。供應鏈企業(yè)可借此機會優(yōu)化特種繞線工裝的設計標準，推動高精度張力傳感器與自動排線機構的國產化替代進程。