当核磁共振为疾病诊断提供清晰影像，当超导量子比特向通用量子计算迈进，一种能实现 “零电阻” 传输的材料 —— 超导体，早已悄然融入科技生活。但在这些应用背后，“高温超导” 这一被称作物理学 “世纪难题” 的领域，仍横亘着两座待跨越的高峰。近日，2025 年未来科学大奖物质科学奖获得者、中国科学院院士丁洪在接受采访时，深度解析了高温超导的研究现状与未来方向：尽管机理未明、应用受限，但未来 20 年，更高温度、更实用的超导体或与商业化核聚变同步突破，为能源、交通、医疗等领域带来革命性变革。

要理解高温超导的价值，首先需明确其核心特性。与需在接近绝对零度（约 – 273℃）环境下工作的 “常规超导体” 不同，高温超导体的定义是 “在高于 40K（约 – 233℃）温度下实现零电阻”—— 这一温度虽仍极低，但已大幅降低制冷成本，为规模化应用打开了想象空间。“零电阻意味着电力传输时没有能量损耗，强抗磁性则能支撑核聚变的磁场约束，仅这两点，就能重构现有能源体系。” 丁洪举例，目前全球电力传输损耗率约 5%-10%，若用高温超导材料搭建电网，每年可节省相当于数座大型电站的发电量；而在医疗领域，更先进的核磁共振、粒子加速器，乃至未来的 “超导磁悬浮列车”，都依赖高温超导技术的突破。

然而，自 1986 年高温超导首次被发现以来，近 40 年过去，这一领域仍被两大难题困住脚步。第一个难题是 “机理未明”。丁洪解释，1957 年提出的 “BCS 理论” 已完美解释常规超导的原理 —— 电子通过与晶格振动相互作用形成 “库珀对”，从而无阻碍传导。但高温超导材料（如铜氧化物、铁基超导体）的导电行为完全脱离这一框架，“学界先后提出过上千种理论模型，从‘自旋涨落’到‘量子临界现象’，却始终无法形成共识”。机理的缺失，如同没有地图的探险，让科研人员难以精准设计 “更高温度的超导体”，只能依赖经验试错，极大延缓了研究进程。

第二个难题则直击应用落地 —— 高温超导材料 “没有延展性”。丁洪指出，现有高温超导材料多为陶瓷基复合材料，质地脆、易断裂，无法像金属那样被拉成丝、轧成带，而电力传输、磁体制造恰恰需要材料具备良好的力学性能。“我们曾尝试将超导层附着在金属带上，但界面结合强度、长期稳定性都难以满足工业需求，比如在反复冷热循环后，超导性能会明显衰减。” 这也是为何目前高温超导仅在少数高端领域（如部分核磁共振设备、实验性磁约束装置）小范围应用，无法进入民用电力、交通等大规模场景的核心原因。

尽管挑战重重，丁洪对高温超导的未来仍充满信心，其研究布局已指向破局关键。“我现在同时推进拓扑量子计算与高温超导研究，两者其实相辅相成。” 他解释，拓扑材料的电子特性与高温超导的 “非常规配对机制” 可能存在关联，通过研究拓扑超导态，或许能为高温超导机理找到新线索。更令人期待的是，丁洪预判 “未来 20 年将是高温超导与核聚变协同突破的窗口期”：一方面，更高温度的超导体（甚至可能接近室温）有望在理论突破后被设计出来；另一方面，商业化核聚变所需的 “强磁场约束”，将随着高温超导磁体技术的成熟而实现 —— 两者结合，不仅能解决人类能源危机，还将推动超导磁悬浮列车、超导储能电站等 “未来科技” 走进现实。

对于普通公众关心的 “何时能用上高温超导技术”，丁洪给出了务实的判断：“短期内，我们可能先看到‘局部突破’，比如在特定场景下的超导输电线路、小型化超导磁体；而真正大规模应用，需要等材料力学性能、成本控制同时达标，这大概需要 20 年左右的积累。” 他强调，高温超导研究不是 “单点冲刺”，而是基础物理、材料科学、工程技术的跨学科协作，“需要更多年轻科研人员投入，也需要社会给予长期支持 —— 毕竟，能改变世界的技术，从来都不是一蹴而就的”。

从实验室里的理论猜想，到改变人类生活的技术革命，高温超导的征途仍在继续。正如丁洪所说：“科学的突破往往需要耐心，而高温超导的每一步进展，都在为人类打开一扇通往更高效、更清洁未来的大门。”编辑分享