2023年中國超導(dǎo)材料行業(yè)概覽：立足科技前沿滿足能源戰(zhàn)略需求（摘要版） -頭豹

3/032023年中國超導(dǎo)材料行業(yè)概覽：立足科技前沿，滿足能源戰(zhàn)略需求ChinaSuperconductingMaterialsIndustry 報告標(biāo)簽：低溫超導(dǎo)、高溫超導(dǎo)、室溫超導(dǎo)報告提供的任何內(nèi)容(包括但不限于數(shù)據(jù)、文字、圖表、圖像等)均系頭豹研究院獨有的高度機(jī)密性文件 (在報告中另行標(biāo)明出處者除外)。未經(jīng)頭豹研究院事先書面許可，任何人不得以任何方式擅自復(fù)制、再律措施、追究相關(guān)人員責(zé)任的權(quán)利。頭豹研究院開展的所有商業(yè)活動均使用“頭豹研究院”或“頭豹”的商號、商標(biāo)，頭豹研究院無任何前述名稱之外的其他分支機(jī)構(gòu)，也未授權(quán)或聘用其他任何第三方代表頭豹研究院開展商業(yè)活動。22400-072-5588頭豹市場研讀|2023/03某一臨界溫度(Tc)時電阻突然消失，電流可以在其間無損耗流動的現(xiàn)象，具備這種特性的材料則目前全球超導(dǎo)市場以低溫超導(dǎo)為主，國內(nèi)低溫超導(dǎo)材料及應(yīng)用占超導(dǎo)市場總量的90%以上，??超導(dǎo)產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)表現(xiàn)如何？上游原材料行業(yè)高溫超導(dǎo)原材料主要包括各類礦產(chǎn)資源，是超導(dǎo)行業(yè)的基礎(chǔ)。釔礦資源，鋇礦資源占超導(dǎo)材料30%左右的成本，而超導(dǎo)材料占超導(dǎo)產(chǎn)品應(yīng)用40%-50%的成本。產(chǎn)業(yè)鏈中游是超導(dǎo)材料如YBCO和BSCCO等帶材，是超導(dǎo)行業(yè)的核心。中游的超導(dǎo)材料是超導(dǎo)產(chǎn)業(yè)鏈中毛利率最高的環(huán)節(jié)，毛利率水平達(dá)到50%以上。產(chǎn)業(yè)鏈高溫超導(dǎo)下游應(yīng)用產(chǎn)品如超導(dǎo)限流器、超導(dǎo)濾波的毛利率相對較低，約30%左右。??室溫超導(dǎo)能否帶來新一輪能源革命？室溫超導(dǎo)技術(shù)主要利用量子相干(quantumcoherence)來實現(xiàn)磁性超導(dǎo)。而量子相干是一種能夠讓粒子的間隔非常小，以至于其行為特別一致的效應(yīng)。由此可以生成幾乎沒有阻力(resistance)的流體，這意味著能夠通過物理方式傳遞能量、動能和其他形式的信息。室溫超導(dǎo)技術(shù)如果能夠?qū)崿F(xiàn)，將會對許多行業(yè)產(chǎn)生重大影響。然而，目前這項技術(shù)仍處于研究階段，需要進(jìn)一步發(fā)展和改進(jìn)才能真正實現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用。頭豹市場研讀|2023/03?精華摘要料的分類室溫年份臨界溫度(K)料類型料特性物Tc=18k)技術(shù)高高 特鉍系(例如Bi-Sr-Ca-Cu-釔系(例如Y-Ba-Cu-O，YBCO，Tc=92K)和MgB超導(dǎo)材料 超導(dǎo)材料屬藝量等段?根據(jù)超導(dǎo)材料的臨界溫度，可將超導(dǎo)材料分為低溫超導(dǎo)材料和高溫超導(dǎo)材料。一般認(rèn)為，Tc<25K的超導(dǎo)材料稱為低溫超導(dǎo)材料，目前已實現(xiàn)商業(yè)化的包括NbTi(Tc=9.5K)和Nb3Sn(Tc=18k)；Tc≥25K的超導(dǎo)材料稱為高溫超導(dǎo)材料，有實用價值的主要有鉍系(例如Bi2Sr2Ca2Cu3O7-δ，Tc=110K)、釔系 (例如YBa2Cu3O7-δ，Tc=92K)和MgB2(Tc=40K)材料等。有實用價值的鉍系和釔系高溫超導(dǎo)材料屬于氧化物陶瓷，在制造工藝上必須克服加工脆性、氧含量的精確控制及與基體反應(yīng)等問題，因此價格昂目前尚處于研發(fā)階段。而以NbTi和Nb3Sn為代表的低溫超導(dǎo)材料，由于其具有優(yōu)良的機(jī)械加工性能和成本優(yōu)勢，在相當(dāng)長的時期內(nèi)仍將在商業(yè)化超導(dǎo)市場中處于主導(dǎo)地位。上圖展示了自超導(dǎo)現(xiàn)象問世以來發(fā)現(xiàn)的一些典型的超導(dǎo)體及其晶體結(jié)構(gòu)，橫軸為發(fā)現(xiàn)的年代，縱軸為超導(dǎo)臨界溫度Tc。來源：頭豹研究院400-072-5588頭豹市場研讀|從產(chǎn)業(yè)鏈來看，上游是礦產(chǎn)資源，中游是超導(dǎo)材料如NbTi和YBCO等帶材，是超導(dǎo)產(chǎn)業(yè)鏈中毛利率最高的環(huán)節(jié)，毛利率水平達(dá)到50%以上；下游是超導(dǎo)應(yīng)用產(chǎn)品，是超導(dǎo)行業(yè)的載體業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈材料上游原材料行業(yè)高溫超導(dǎo)原材料主要包括各類礦產(chǎn)資源，具體涉及的金屬元素諸如鉍(Bi)材料上游原材料行業(yè)高溫超導(dǎo)原材料主要包括各類礦產(chǎn)資源，具體涉及的金屬元素諸如鉍(Bi)、鍶(Sr)、釔(Y)、鋇(Ba)、硼(B)等以及鑭(La)等稀土元素，是超導(dǎo)行業(yè)的基礎(chǔ)。釔礦資源，鋇礦資源占超導(dǎo)材料30%左右的成本，而超導(dǎo)材料占超導(dǎo)產(chǎn)品應(yīng)用40%-50%的成低溫超導(dǎo)線材行業(yè)對原材料的消耗量并不大，因此上游原材料對超導(dǎo)線材行業(yè)的影響并不明顯，超導(dǎo)線材行業(yè)的發(fā)展主要取決于技術(shù)進(jìn)步鍶礦YBCO帶材礦低溫超導(dǎo)原材料NbTiNb3SnNbTiNb3Sn超導(dǎo)帶材料是超導(dǎo)產(chǎn)業(yè)鏈中毛利率最高的環(huán)節(jié)，毛利率水平達(dá)到50%料主要是依賴于美國和日本進(jìn)、漢纜股份有涉及發(fā)。超導(dǎo)磁體是由超導(dǎo)線材繞制而成的能產(chǎn)生線圈，并包括其運行所必要的低溫恒溫容器 超導(dǎo)磁體BSCCOYBCOBSCCOYBCOMgB2超導(dǎo)線材、鐵基超導(dǎo)體超導(dǎo)應(yīng)用產(chǎn)品(部分超導(dǎo)應(yīng)用產(chǎn)品(部分處于研發(fā)階段)超導(dǎo)設(shè)備(MRI超導(dǎo)設(shè)備(MRI、NMR、電力裝備等)產(chǎn)業(yè)鏈高溫超導(dǎo)下游應(yīng)用產(chǎn)品如超導(dǎo)限流器、超導(dǎo)濾波的毛利率相對較低，約30%左右，不過這部分業(yè)務(wù)是目前國內(nèi)公著磁共振成像儀(MRI)、磁控直拉MCZNMR子加速器、核聚變實驗堆等領(lǐng)域的發(fā)展，未來低溫超導(dǎo)線材的市場空來源：頭豹研究院400-072-55884頭豹市場研讀|2023/03處，逐漸向市場空間更廣闊的商用設(shè)備領(lǐng)域滲透導(dǎo)材料應(yīng)用領(lǐng)域及特征趨勢“科民融合”特質(zhì)隨著技術(shù)的成熟與漸向市場空間更廣闊的商用設(shè)備領(lǐng)域透隨著技術(shù)的成熟與漸向市場空間更廣闊的商用設(shè)備領(lǐng)域透“商用滲透”趨勢用于對成本和系統(tǒng)復(fù)雜度不太敏感的場景，如醫(yī)療磁共振成像設(shè)備(MRI)、滲透”趨勢是指隨著技領(lǐng)域應(yīng)用發(fā)展來源：頭豹研究院400-072-558866400-072-5588頭豹市場研讀|2023/03低溫超導(dǎo)在商業(yè)化超導(dǎo)強(qiáng)電和弱電應(yīng)用技術(shù)等方面已基本達(dá)到國際先進(jìn)水平，但由于產(chǎn)學(xué)研用結(jié)合不緊密、創(chuàng)新鏈和產(chǎn)業(yè)鏈不完整，導(dǎo)致在高端醫(yī)療設(shè)備、分析儀器、科研裝備等超導(dǎo)技術(shù)應(yīng)用方面存在明顯差距，相關(guān)材料和裝備仍然依賴進(jìn)口低溫超導(dǎo)材料的用途自主設(shè)計研制并聯(lián)合國際合作開展的中國聚變工程實驗堆(CFETR)項目已改委立項目前國內(nèi)NMR系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于半導(dǎo)體集廣泛應(yīng)用于半導(dǎo)體集MRI用超導(dǎo)磁體：MRI是當(dāng)前超導(dǎo)MRI用超導(dǎo)磁體：MRI是當(dāng)前超導(dǎo)材料的最主要應(yīng)超導(dǎo)加速器在經(jīng)濟(jì)上和技術(shù)上具有巨料的用途。與基于CT(計算機(jī)X-射線斷層攝影術(shù))的X射線技術(shù)不同，MRI對人體不會產(chǎn)生放射性損傷，可以磁場高，所以可以獲得更高的分辨率，通過閉環(huán)運行方式實現(xiàn)磁場空間和時間穩(wěn)可比擬的優(yōu)勢。?MCZ技術(shù)的物理基礎(chǔ)是通過磁場對導(dǎo)電硅流體的熱對流形成抑制作用，抑制單晶高其中采用超導(dǎo)磁體提供5,000Gs穩(wěn)定磁場的MCZ技術(shù)上硅片主流產(chǎn)品是300mm，而中國300mm以上的半導(dǎo)體級MCZ生產(chǎn)裝備磁場部分主要由常導(dǎo)磁體提供(磁場強(qiáng)度小于0.2T)，常導(dǎo)磁體功耗大(大于100kW)、需要復(fù)雜的冷卻系統(tǒng)(存在管道腐蝕等問題)，且無法高效控制雜質(zhì)和缺陷的產(chǎn)生。超導(dǎo)材料具有零電阻的特性，采用超導(dǎo)材料制備的超導(dǎo)磁體可以實現(xiàn)無阻載流運來源：西部超導(dǎo)招股說明書、頭豹研究院頭豹市場研讀|2023/03?NMR是利用不同元素原子核核磁共振效應(yīng)的差異分析物質(zhì)的磁學(xué)式分析儀器，其廣泛用于化合物的結(jié)構(gòu)測定、定量分析和生物學(xué)研究等方面。核磁共振波譜儀所R完全依賴進(jìn)口，300-400MHz的NMR在國內(nèi)屬于常規(guī)裝備。但是根據(jù)國內(nèi)制藥、石油化工等應(yīng)用單位需求的不斷提升，500MHz-1GHz高分辨率的NMR已成為主要采購目標(biāo)。?國際熱核聚變實驗堆(ITER，又稱“人造太陽”)計劃是目前全球規(guī)模最大、影響最裝置的主體部分是一個用磁約束來實現(xiàn)受控核聚變的環(huán)形真空容器，目前ITER設(shè) (PF)、6個中心螺管線圈組成的中心螺管(CS)和18個校正場線圈(CC)，其超過地磁場的20萬倍。理研究