張平祥，教授級高級工程師，西北有色金屬研究院院長。他是我國實(shí)用化超導(dǎo)材料學(xué)術(shù)帶頭人，在超導(dǎo)材料的應(yīng)用基礎(chǔ)研究、工程化和產(chǎn)業(yè)化方面，取得了一批國際領(lǐng)先的成果，發(fā)明多種核心制備技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了我國超導(dǎo)材料及磁體產(chǎn)業(yè)化并躋身國際先進(jìn)行列，填補(bǔ)了我國實(shí)用化超導(dǎo)材料的短板，解決了我國相關(guān)關(guān)鍵新材料“卡脖子”難題，有力支撐了國防裝備和大科學(xué)裝置的升級換代。他先后榮獲國家技術(shù)發(fā)明獎二等獎2項(xiàng)、全國創(chuàng)新爭先獎1項(xiàng)、省部級科技一等獎5項(xiàng)，為我國超導(dǎo)材料科技進(jìn)步與產(chǎn)業(yè)化發(fā)展作出了突出貢獻(xiàn)。
11月28日，在西部超導(dǎo)材料科技股份有限公司（簡稱西部超導(dǎo)）磁體制作車間，筆者目睹了研究人員制作超導(dǎo)“磁體”的過程：長達(dá)萬米、直徑僅為頭發(fā)絲十分之一細(xì)的超導(dǎo)線材被仔細(xì)纏繞成“磁籠”，強(qiáng)大的磁場就在這個(gè)“磁籠”中間產(chǎn)生。“磁體”制備工藝復(fù)雜，全世界只有為數(shù)不多的幾家單位可以生產(chǎn)，西部超導(dǎo)就是其中之一。
30多年來，張平祥專注于超導(dǎo)領(lǐng)域。他帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)，打破國外技術(shù)壟斷，艱苦攻關(guān)，書寫了一段超導(dǎo)材料及其應(yīng)用的傳奇。
“書生辦廠”開啟產(chǎn)業(yè)化之路
超導(dǎo)是20世紀(jì)最重大的科學(xué)發(fā)現(xiàn)之一，指的是某些材料在溫度降低到某一臨界溫度電阻突然消失的現(xiàn)象，具備這種特性的材料被稱為超導(dǎo)體。超導(dǎo)材料在電力能源、高端醫(yī)療設(shè)備、軌道交通、大科學(xué)工程、軍工等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。
20世紀(jì)80年代中后期，西方國家已經(jīng)形成了成熟的超導(dǎo)材料產(chǎn)業(yè)鏈。我國的超導(dǎo)研究從上世紀(jì)五六十年代開始，實(shí)驗(yàn)室取得的成果處于世界領(lǐng)先水平，卻一直沒能轉(zhuǎn)化成產(chǎn)業(yè)。
1985年開始，張平祥師從我國“超導(dǎo)大師”周廉（超導(dǎo)材料領(lǐng)域首席科學(xué)家、中國工程院首批院士），在實(shí)驗(yàn)室取得了豐碩的成績。1994年，張平祥出國深造。在國外工作生活的幾年，他親眼看見了國外超導(dǎo)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展成果和我國實(shí)用化的差距。讓我國自主研發(fā)的超導(dǎo)材料走出實(shí)驗(yàn)室，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，成為張平祥的夢想。
2003年，張平祥、馮勇、劉向宏3位同門師兄弟，拋下國外優(yōu)厚的工作、生活條件，為了這個(gè)在別人看來特別“書生氣”的夢想，在西安北郊的一片荒地上開始創(chuàng)業(yè)。
對于“書生辦廠”的說法，師兄弟三人采取了“聽之任之，再過幾年且看之”的態(tài)度。3個(gè)人在實(shí)驗(yàn)室如魚得水，可對于如何創(chuàng)辦企業(yè)卻都是新手，一個(gè)個(gè)困難結(jié)結(jié)實(shí)實(shí)地?cái)[在了他們面前。
資金是他們遇到的第一個(gè)難題。因?yàn)橹皣鴥?nèi)從未有過超導(dǎo)材料產(chǎn)業(yè)化的嘗試，大家都懷著不信任的態(tài)度，沒有人投資。“最難的時(shí)候，賬上只剩1萬多塊錢。”張平祥介紹，幾個(gè)工地近千名工人，若不及時(shí)支付工程款，隨時(shí)可能面臨人去樓空的境況。
從實(shí)驗(yàn)室邁向產(chǎn)業(yè)化，一邊是他人的懷疑和實(shí)實(shí)在在的難題，一邊是對理想的堅(jiān)持。接下來該怎么辦？在生死存亡的危急時(shí)刻，他們動員員工集資拯救公司。一開始，大家都很猶豫。張平祥無比堅(jiān)定地告訴大家：“現(xiàn)在農(nóng)民種大棚菜都能活下去，如果我們干不下去了，這塊地就種大棚菜吧！”
他的決心和堅(jiān)持給了大家一劑強(qiáng)心針。團(tuán)隊(duì)七八個(gè)成員全部把房子抵押給銀行貸款。短短一個(gè)星期，公司員工湊了1400萬元。這筆錢解了燃眉之急，廠房得以順利建設(shè)。2004年11月6日，西部超導(dǎo)一期項(xiàng)目正式投產(chǎn)，結(jié)束了中國超導(dǎo)產(chǎn)業(yè)為零的歷史。
我國超導(dǎo)材料的產(chǎn)業(yè)化道路從此開啟。
助力“人造太陽”
隨著產(chǎn)業(yè)化的開始，他們又遇到了更嚴(yán)峻的問題。
這還得從創(chuàng)辦西部超導(dǎo)的初衷說起。國際熱核聚變實(shí)驗(yàn)堆計(jì)劃（簡稱ITER計(jì)劃）是目前全球規(guī)模最大、影響最深遠(yuǎn)的國際科研合作項(xiàng)目之一，旨在利用核聚變產(chǎn)生的能量永久地解決人類能源危機(jī)。ITER計(jì)劃的核心裝置是一個(gè)能產(chǎn)生大規(guī)模核聚變反應(yīng)的超導(dǎo)托克馬克，俗稱“人造太陽”。其中能夠“約束”上億攝氏度反應(yīng)溫度的關(guān)鍵，就在于使用超導(dǎo)線材制造聚變反應(yīng)系統(tǒng)核心裝置托克馬克線圈。
2003年1月，我國正式參加國際ITER計(jì)劃談判。如果能參與到這個(gè)計(jì)劃中，也就證明了我國具備超導(dǎo)材料產(chǎn)業(yè)化的能力，同時(shí)又能快速提升產(chǎn)業(yè)化水平。“我們回國辦廠，也是沖著這個(gè)目標(biāo)而來的！”張平祥介紹。
2004年，公司接到了第一批國際訂單——生產(chǎn)一批鈮鈦棒材。鈮鈦棒材是制備ITER計(jì)劃核心裝置所需超導(dǎo)線材的基礎(chǔ)材料。大家對此十分興奮，希望可以為以后制備鈮鈦線材積累經(jīng)驗(yàn)。但是，棒材生產(chǎn)出來以后，呈狼牙棒狀，完全達(dá)不到工藝要求。
“原本是想為鈮鈦線材的生產(chǎn)積累經(jīng)驗(yàn)，但是現(xiàn)在卻連工藝相對簡單的前期產(chǎn)品都無法保證，大家無比痛心。”張平祥說，這一事件在公司的發(fā)展中具有重要意義。它讓大家更清楚地看到了實(shí)驗(yàn)室和產(chǎn)業(yè)化的差距，促使他們將實(shí)驗(yàn)室思維轉(zhuǎn)化為產(chǎn)業(yè)思維。
意識到了問題所在，張平祥帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)立即重新更改技術(shù)參數(shù)，制定與之相適應(yīng)的工藝操作流程，最終生產(chǎn)出了合格的產(chǎn)品。之后，他們又一路攻關(guān)，解決了困擾超導(dǎo)線材工程化應(yīng)用多年的技術(shù)瓶頸，成為全球首家成功攻克國際熱核反應(yīng)聚變堆用超導(dǎo)線材導(dǎo)體設(shè)計(jì)和長線加工技術(shù)難關(guān)的供應(yīng)商。
2010年12月20日，中國國際核聚變能源計(jì)劃執(zhí)行中心代表國際ITER組織，與西部超導(dǎo)簽署了總量約210噸的超導(dǎo)線供貨合同。西部超導(dǎo)參與“人造太陽”計(jì)劃的夢想終于實(shí)現(xiàn)，并成為該項(xiàng)目唯一國內(nèi)供貨商。
2011年，第一批鈮鈦線材樣品下線。在ITER國際組織進(jìn)行的對比測試中，鑒定委員會認(rèn)為，其制備的高性能超導(dǎo)線材綜合性能達(dá)到國際領(lǐng)先水平。在ITER計(jì)劃的帶動下,西部超導(dǎo)成為目前國內(nèi)唯一的低溫超導(dǎo)線材商業(yè)化生產(chǎn)企業(yè)，全球唯一的鈮鈦錠棒、超導(dǎo)線材、超導(dǎo)磁體的全流程生產(chǎn)企業(yè)，保障了國家急需關(guān)鍵材料的供應(yīng)。
至此，我國實(shí)用超導(dǎo)產(chǎn)品技術(shù)水平和性能躋身世界一流。中國的超導(dǎo)產(chǎn)業(yè)后來居上，趕超了與西方國家30年的發(fā)展差距。
探索超導(dǎo)材料造福人類的新征程
張平祥帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)努力拓展造福人類、為國家服務(wù)的深度與廣度，推動超導(dǎo)材料在更多領(lǐng)域的新應(yīng)用。
超導(dǎo)磁共振成像（MRI）是現(xiàn)代醫(yī)療影像診斷最重要的手段之一。它能夠在不損害健康的前提下，快速獲得患者身體內(nèi)部結(jié)構(gòu)的高精確度立體圖像，幫助篩查、確診早期重大疾病。但是，磁共振成像儀用超導(dǎo)線材的制備技術(shù)長期被歐美發(fā)達(dá)國家所壟斷，導(dǎo)致進(jìn)口儀器價(jià)格居高不下，難以在國內(nèi)醫(yī)院大量普及。
團(tuán)隊(duì)突破了超導(dǎo)核磁共振成像儀用超導(dǎo)線材制造核心技術(shù)，研發(fā)出國內(nèi)首根具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的核磁共振成像儀用超導(dǎo)線材，并建成我國首條年產(chǎn)能400噸的核磁共振成像儀用超導(dǎo)線材生產(chǎn)線。截至目前，相關(guān)產(chǎn)品已為美國通用電氣、德國西門子等全球主要醫(yī)療影像設(shè)備供應(yīng)商供貨，占到全球市場份額的30%。隨著產(chǎn)業(yè)化水平不斷提升，這一比例還將不斷擴(kuò)大。
該技術(shù)的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化，打破了長期以來我國超導(dǎo)線材依賴進(jìn)口的狀況，全面提升了我國超導(dǎo)材料制備技術(shù)的能力和水平，推動了我國超導(dǎo)材料科學(xué)及應(yīng)用技術(shù)加速發(fā)展。“超導(dǎo)核磁共振成像儀用超導(dǎo)線的國產(chǎn)化，使核磁共振醫(yī)療設(shè)備的進(jìn)口價(jià)格降低50%。我們的愿景是不斷提升其產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)能力，讓更多基層醫(yī)院用上價(jià)格便宜、成像清楚的高端醫(yī)療設(shè)備！”張平祥說。
與此同時(shí)，團(tuán)隊(duì)突破了磁體制備技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了大尺寸單晶硅用超導(dǎo)磁體產(chǎn)業(yè)化，并不斷拓展超導(dǎo)磁體在重離子、質(zhì)子加速器腫瘤治療、艦船綜合電力系統(tǒng)、污水處理等新領(lǐng)域的應(yīng)用。
“超導(dǎo)材料是新材料產(chǎn)業(yè)的代表之一，在科學(xué)研究、能源、國防、交通等眾多領(lǐng)域舉足輕重，具有重要的戰(zhàn)略意義。我們還將布局探索超導(dǎo)材料在磁懸浮列車、量子干涉、電力傳輸?shù)阮I(lǐng)域的應(yīng)用。”張平祥介紹。
2019年，西部超導(dǎo)首批登陸科創(chuàng)板。說起書寫“超導(dǎo)傳奇”的秘訣，張平祥始終認(rèn)為是團(tuán)隊(duì)的力量。“作為國家‘三線建設(shè)’單位，西北有色金屬研究院保持著勇?lián)厝巍⒉慌吕щy、艱苦創(chuàng)業(yè)、艱苦奮斗的拼搏精神。大家齊心協(xié)力，攻堅(jiān)克難，是能干成大事的關(guān)鍵！”他說，“當(dāng)選院士，感覺身上的擔(dān)子更重了。我會帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)，攻克更多難題，為國家社會的發(fā)展作出新的貢獻(xiàn)！