2023我国超导材料行业发展现状及应用前景分析报告.pdf

1、2023 年深度行业分析研究报告 目录 1 超导材料是典型的量子材料.3 1.1 超导介绍：基本特性，理论发展与应用领域.3 1.2 我国超导行业发展现状.8 2 低温超导应用场景拓展，高温超导产业化蓄势待发.11 2.1 低温超导应用场景拓展.12 2.2 高温超导技术突破，产业化蓄势待发.14 3 下游应用场景持续突破，超导产业星辰大海.19 3.1 MRI 带动超导材料需求释放.19 3.2 超导在核聚变领域发挥重要作用.24 3.3 射频超导腔是粒子加速器关键部件.32 3.4 超导在 MCZ 应用逐步放量.39 3.5 高温超导感应加热技术产业化前景广阔.42 3.6 超导在电力领域

2、产业化应用曙光初现.46 3.7 超导在高速电动悬浮领域应用前景可期.50 3.8 二硼化镁（MgB2）超导材料有望逐步迈入商业化.54 4 投资建议.57 4.1 行业投资建议.57 4.2 重点公司.58 插图目录.62 表格目录.63 1 超导材料是典型的量子材料 1.1 超导介绍：基本特性，理论发展与应用领域 超导体的三大基本特性：零电阻，完全抗磁性，量子隧穿效应。超导，全称超导电性，指导体在某一温度下，电阻为零的状态。1911 年荷兰物理学家 H卡茂林昂内斯发现汞在温度降至 4.2K 附近时突然进入一种新状态，其电阻小到实际上测不出来，他把汞的这一新状态称为超导态。1933 年，荷兰

3、的迈斯纳和奥森菲尔德共同发现了超导体的另一个重要的性质完全抗磁性。完全抗磁性是指将超导体会把原来处于体内的磁场排挤出去，使其内部的磁感应强度为零。1962 年，约瑟夫森（BrianD.Josephson）预言，在薄绝缘层隔开的两种超导体之间有电流通过，即有“电子对”能“穿过”薄绝缘层（量子隧穿），而超导结上并不出现电压，这个预言随后被证实，这一现象被称为量子隧穿效应。图1：超导体的零电阻现象 图2：超导体的完全抗磁性 资料来源：罗会仟超导“小时代”，民生证券研究院 资料来源：罗会仟超导“小时代”，民生证券研究院 图3：超导体的量子隧穿效应 图4：超导的临界参数和临界界面 资料来源：西部超导招股

4、说明书，民生证券研究院 资料来源：罗会仟超导“小时代”，民生证券研究院 超导材料具有常规材料不具备的零电阻、完全抗磁性等宏观量子现象，是典型的量子材料。超导材料的探索主要经历了几个阶段：19111986 年，是低温超导材料发展阶段，1986 年发现铜氧化物高温超导体，2021 年发现临界转变温度为39K 的金属化合物 MgB超导体，2008 年发现铁基超导体。此外，自从超导材料被发现以来，人们就没有停止过对“室温超导”的向往与探索。图5：周期表中具有超导电性的化学元素及其转变温度 Tc 资料来源：马衍伟超导材料科学与技术，民生证券研究院 图6：超导材料的探索历程 资料来源：罗会仟超导“小时代”

5、，民生证券研究院 超导最常见被分类为超温超导，高温超导。超导体的分类没有统一的标准，最常见的分类方法是按临界温度划分为低温超导，高温超导。超导物理中将临界温度在液氦温区(4.2K)的超导体称为低温超导体，也称为常规超导体，譬如目前商业化的 NbTi、NbSn；将临界温度在液氮温区(77K)的超导体称为高温超导体，譬如 Y-Ba-Cu-O 超导体。表1：超导材料分类 分类依据 具体分类 描述 临界温度 低温超导 临界温度在液氦温区(4.2K)高温超导 临界温度在液氮温区(77K)化学成分 金属超导 元素、合金、化合物等 超导陶瓷 铜基氧化物、铁基化合物 有机超导 ClO4、PF6、AsF6 等

6、绝缘超导 SiC、金刚石、石墨烯等 迈斯纳效应 第类超导体 一个临界磁场：在常温下具有良好导电性的纯金属，如 Al、Zn、Ga、Ge、Sn、In 等 第类超导体 两个临界磁场：下临界场 HC1 和上临界场 HC2。除金属元素 V 和 Nb 外，第 II 类超导体主要包括金属化合物及其合金，以及陶瓷超导体 资料来源：邹芹等超导材料的研究进展及应用，民生证券研究院 图7：超导体的分类：第类超导体和第类超导体 资料来源：罗会仟超导“小时代”，民生证券研究院 超导现象是宏观量子效应。20 世纪初期，许多顶级的理论物理学家都试图从量子力学基础上理解超导电性，但最终并没有获得成功，直到超导发现近50年后，