稀土钡铜氧（REBCO）高温超导材料兼具高临界转变温度、高临界磁场、高临界电流密度三大优异性能，是紧凑型磁约束核聚变装置不可或缺的关键战略材料。目前，REBCO超导带材的载流能力难以满足规模化应用需求，核心瓶颈在于受到厚度效应的限制：随着超导层厚度增加，临界电流密度会迅速衰减，新增的超导截面难以实现载流能力的等比例提升。长期以来，困扰REBCO带材的厚度效应问题在基础研究和商业化制备中始终未得到有效解决。
针对上述问题，电工研究所研究员马衍伟团队对脉冲激光沉积（PLD）系统进行了关键技术改造，创新提出“温度调制＋组分设计”双调控全新策略。团队研发温度振荡周期加热技术，改善了沉积粒子通量与表面原子扩散之间的匹配，实现了REBCO超导层的台阶生长，保障了超导层外延结构的连续性并减少了缺陷累积。与此同时，研究团队采用富铕组分设计，显著抑制了阻碍电流传输a轴晶的异常生长。通过组分调控与第二相协同作用，构筑出高密度、多维度混合人工钉扎中心，使其在超导层厚度方向上始终保持均匀分布，攻克了磁通钉扎力随超导层增厚而逐渐减弱的难题，显著抑制了厚度效应导致的载流性能衰减问题。
基于上述技术，研究团队成功制备出超导层厚度达到6μm的REBCO涂层导体。性能测试结果显示，该材料在20K、10T条件下临界电流达2500A／cm，在50K、5T条件下临界电流达1446A／cm，创下目前PLD路线REBCO带材的国际公开最高载流性能水平。
研究证实，通过协同调控超导层生长过程中的加热温度和稀土组分，可以同时改善厚膜的结构连续性与磁通钉扎能力，有效突破REBCO带材厚度效应瓶颈。该成果为聚变能源装置、高场超导磁体所需的高载流REBCO涂层导体，提供了可扩展的通用制备路径。
相关研究成果以Dual Modulation Strategy for Suppressing the Thickness Effect in REBCO Coated Conductors为题，发表于《先进功能材料》（Advanced Functional Materials）。该研究工作由电工研究所联合国家纳米科学中心、上海科技大学和日本东北大学等单位共同完成，得到中国科学院超导专项、国家自然科学基金、北京市科委项目及中国科学院电工研究所科技创新基金等项目的支持。
基于“温度调制+组分设计” 双调控消除厚度效应的策略