張平祥，教授級高級工程師，西北有色金屬研究院院長。他是我國實用化超導材料學術帶頭人，在超導材料的應用基礎研究、工程化和產(chǎn)業(yè)化方面，取得了一批國際領先的成果，發(fā)明多種核心制備技術，實現(xiàn)了我國超導材料及磁體產(chǎn)業(yè)化并躋身國際先進行列，填補了我國實用化超導材料的短板，解決了我國相關關鍵新材料“卡脖子”難題，有力支撐了國防裝備和大科學裝置的升級換代。他先后榮獲國家技術發(fā)明獎二等獎2項、全國創(chuàng)新爭先獎1項、省部級科技一等獎5項，為我國超導材料科技進步與產(chǎn)業(yè)化發(fā)展作出了突出貢獻。
11月28日，在西部超導材料科技股份有限公司（簡稱西部超導）磁體制作車間，筆者目睹了研究人員制作超導“磁體”的過程：長達萬米、直徑僅為頭發(fā)絲十分之一細的超導線材被仔細纏繞成“磁籠”，強大的磁場就在這個“磁籠”中間產(chǎn)生。“磁體”制備工藝復雜，全世界只有為數(shù)不多的幾家單位可以生產(chǎn)，西部超導就是其中之一。
30多年來，張平祥專注于超導領域。他帶領團隊，打破國外技術壟斷，艱苦攻關，書寫了一段超導材料及其應用的傳奇。
“書生辦廠”開啟產(chǎn)業(yè)化之路
超導是20世紀最重大的科學發(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體。超導材料在電力能源、高端醫(yī)療設備、軌道交通、大科學工程、軍工等領域有著廣泛的應用前景。
20世紀80年代中后期，西方國家已經(jīng)形成了成熟的超導材料產(chǎn)業(yè)鏈。我國的超導研究從上世紀五六十年代開始，實驗室取得的成果處于世界領先水平，卻一直沒能轉(zhuǎn)化成產(chǎn)業(yè)。
1985年開始，張平祥師從我國“超導大師”周廉（超導材料領域首席科學家、中國工程院首批院士），在實驗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產(chǎn)業(yè)的發(fā)展成果和我國實用化的差距。讓我國自主研發(fā)的超導材料走出實驗室，實現(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個人在實驗室如魚得水，可對于如何創(chuàng)辦企業(yè)卻都是新手，一個個困難結結實實地擺在了他們面前。
資金是他們遇到的第一個難題。因為之前國內(nèi)從未有過超導材料產(chǎn)業(yè)化的嘗試，大家都懷著不信任的態(tài)度，沒有人投資。“最難的時候，賬上只剩1萬多塊錢。”張平祥介紹，幾個工地近千名工人，若不及時支付工程款，隨時可能面臨人去樓空的境況。
從實驗室邁向產(chǎn)業(yè)化，一邊是他人的懷疑和實實在在的難題，一邊是對理想的堅持。接下來該怎么辦？在生死存亡的危急時刻，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！”
他的決心和堅持給了大家一劑強心針。團隊七八個成員全部把房子抵押給銀行貸款。短短一個星期，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。2004年11月6日，西部超導一期項目正式投產(chǎn)，結束了中國超導產(chǎn)業(yè)為零的歷史。
我國超導材料的產(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，他們又遇到了更嚴峻的問題。
這還得從創(chuàng)辦西部超導的初衷說起。國際熱核聚變實驗堆計劃（簡稱ITER計劃）是目前全球規(guī)模最大、影響最深遠的國際科研合作項目之一，旨在利用核聚變產(chǎn)生的能量永久地解決人類能源危機。ITER計劃的核心裝置是一個能產(chǎn)生大規(guī)模核聚變反應的超導托克馬克，俗稱“人造太陽”。其中能夠“約束”上億攝氏度反應溫度的關鍵，就在于使用超導線材制造聚變反應系統(tǒng)核心裝置托克馬克線圈。
2003年1月，我國正式參加國際ITER計劃談判。如果能參與到這個計劃中，也就證明了我國具備超導材料產(chǎn)業(yè)化的能力，同時又能快速提升產(chǎn)業(yè)化水平。“我們回國辦廠，也是沖著這個目標而來的！”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計劃核心裝置所需超導線材的基礎材料。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。但是，棒材生產(chǎn)出來以后，呈狼牙棒狀，完全達不到工藝要求。
“原本是想為鈮鈦線材的生產(chǎn)積累經(jīng)驗，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驗室和產(chǎn)業(yè)化的差距，促使他們將實驗室思維轉(zhuǎn)化為產(chǎn)業(yè)思維。
意識到了問題所在，張平祥帶領團隊立即重新更改技術參數(shù)，制定與之相適應的工藝操作流程，最終生產(chǎn)出了合格的產(chǎn)品。之后，他們又一路攻關，解決了困擾超導線材工程化應用多年的技術瓶頸，成為全球首家成功攻克國際熱核反應聚變堆用超導線材導體設計和長線加工技術難關的供應商。
2010年12月20日，中國國際核聚變能源計劃執(zhí)行中心代表國際ITER組織，與西部超導簽署了總量約210噸的超導線供貨合同。西部超導參與“人造太陽”計劃的夢想終于實現(xiàn)，并成為該項目唯一國內(nèi)供貨商。
2011年，第一批鈮鈦線材樣品下線。在ITER國際組織進行的對比測試中，鑒定委員會認為，其制備的高性能超導線材綜合性能達到國際領先水平。在ITER計劃的帶動下,西部超導成為目前國內(nèi)唯一的低溫超導線材商業(yè)化生產(chǎn)企業(yè)，全球唯一的鈮鈦錠棒、超導線材、超導磁體的全流程生產(chǎn)企業(yè)，保障了國家急需關鍵材料的供應。
至此，我國實用超導產(chǎn)品技術水平和性能躋身世界一流。中國的超導產(chǎn)業(yè)后來居上，趕超了與西方國家30年的發(fā)展差距。
探索超導材料造福人類的新征程
張平祥帶領團隊努力拓展造福人類、為國家服務的深度與廣度，推動超導材料在更多領域的新應用。
超導磁共振成像（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)部結構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線材的制備技術長期被歐美發(fā)達國家所壟斷，導致進口儀器價格居高不下，難以在國內(nèi)醫(yī)院大量普及。
團隊突破了超導核磁共振成像儀用超導線材制造核心技術，研發(fā)出國內(nèi)首根具有完全自主知識產(chǎn)權的核磁共振成像儀用超導線材，并建成我國首條年產(chǎn)能400噸的核磁共振成像儀用超導線材生產(chǎn)線。截至目前，相關產(chǎn)品已為美國通用電氣、德國西門子等全球主要醫(yī)療影像設備供應商供貨，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大。
該技術的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化，打破了長期以來我國超導線材依賴進口的狀況，全面提升了我國超導材料制備技術的能力和水平，推動了我國超導材料科學及應用技術加速發(fā)展。“超導核磁共振成像儀用超導線的國產(chǎn)化，使核磁共振醫(yī)療設備的進口價格降低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)院用上價格便宜、成像清楚的高端醫(yī)療設備！”張平祥說。
與此同時，團隊突破了磁體制備技術，實現(xiàn)了大尺寸單晶硅用超導磁體產(chǎn)業(yè)化，并不斷拓展超導磁體在重離子、質(zhì)子加速器腫瘤治療、艦船綜合電力系統(tǒng)、污水處理等新領域的應用。
“超導材料是新材料產(chǎn)業(yè)的代表之一，在科學研究、能源、國防、交通等眾多領域舉足輕重，具有重要的戰(zhàn)略意義。我們還將布局探索超導材料在磁懸浮列車、量子干涉、電力傳輸?shù)阮I域的應用。”張平祥介紹。
2019年，西部超導首批登陸科創(chuàng)板。說起書寫“超導傳奇”的秘訣，張平祥始終認為是團隊的力量。“作為國家‘三線建設’單位，西北有色金屬研究院保持著勇?lián)厝?、不怕困難、艱苦創(chuàng)業(yè)、艱苦奮斗的拼搏精神。大家齊心協(xié)力，攻堅克難，是能干成大事的關鍵！”他說，“當選院士，感覺身上的擔子更重了。我會帶領團隊，攻克更多難題，為國家社會的發(fā)展作出新的貢獻！