2024年中国超导行业发展现状、重点企业及市场趋势研判:高温超导技术商业化加速,技术创新引领多元化应用[图]

内容概况:近年来,科学界在超导材料领域屡获重大突破,尤为瞩目的是2023年6月的一项里程碑式发现——科学家们揭示了硒化铁实现超导状态的创新机制,这一发现不仅深刻拓宽了超导研究的视野,更为该领域的未来发展指明了新航道。随着超导技术的持续精进与广泛应用场景的开拓,超导材料市场正以前所未有的速度蓬勃发展。2023年,中国超导材料行业市场规模达15.12亿元,同比增长15.24%。这一数据不仅彰显了行业蓬勃的生命力,也预示着超导技术商业化进程正加速推进,为全球经济注入新的增长动力。随着技术瓶颈的不断突破和市场需求的日益增长,超导材料市场有望迎来更加辉煌的发展篇章。


关键词:超导、超导材料、高温超导、低温超导


一、经历起步、快速发展到产业化拓展,中国超导技术在多领域广泛应用


超导是一种在特定低温条件下出现的物理现象,其特征是电阻突然下降到零,同时排斥磁力线,表现出完全抗磁性。超导材料按临界温度分类可以分为低温超导体、高温超导体,按材料类型分类可以分为化学材料超导体、合金超导体、氧化物超导体、有机超导体等。我国在超导材料领域的研究进展基本与国际同步,尤其在低温超导材料、超导电子学应用以及超导电工学应用领域已达到或接近国际先进水平。

超导分类


中国超导行业发展主要经历了三个阶段。20世纪80年代的起步阶段,1987年,中国科学院物理所赵忠贤院士团队在钇钡铜氧化物(YBaCuO)中发现了转变温度93K的液氮温区超导体,这是中国高温超导研究的重大突破。同年,为了适应国际超导研究的快速发展,赵忠贤与其他科学家联名向国务院建议成立国家超导研究开发中心和国家超导实验室,国家计委随后批准在中国科学院物理研究所建立国家超导实验室。


1990年代至2010年代的快速发展阶段,在这一阶段,中国超导材料的研究取得了显著进展。特别是在实用化低温超导材料方面,中国经过十余年的努力,高性能NbTi和Nb₃Sn超导线材制备技术取得重大突破,线材综合性能指标及性能稳定性达到国际领先水平。同时,高温超导材料在材料基础研究和工艺研究方面也有长足进展,材料性能已基本满足应用需求。


2010年代至今的产业化与应用拓展阶段,进入21世纪,中国超导行业开始逐步向产业化方向迈进。随着超导材料技术的不断成熟和应用领域的不断扩大,超导技术在电力、能源、医疗、通信等多个领域得到了广泛应用。例如,超导电缆、超导变压器等电力设备的研发和应用,超导磁体技术在核磁共振等医疗设备中的应用,以及超导材料在无线通信网建设中的应用等。

超导行业发展历程


二、低温超导材料主导市场,高温超导材料商业化前景广阔


从产业链来看,超导产业主要由三部分组成:上游是矿产资源,如铌、钛、钡、铋、锶等金属,是超导行业的基础;中游是超导材料如YBCO和BSCCO等带材,是超导行业的核心;下游是由超导材料制作成的超导应用产品,如超导电缆、超导限流器、超导储能器、超导发电机、超导滤波器和超导变压器等,是超导行业的应用载体,主要应用于医疗设备(MRI、NMR)、电力传输、粒子加速器、科研实验、交通运输(如磁悬浮列车)等。

超导行业产业链


相关报告:智研咨询发布的《中国超导行业市场调查研究及未来趋势预测报告


近年来,科学界在超导材料领域屡获重大突破,尤为瞩目的是2023年6月的一项里程碑式发现——科学家们揭示了硒化铁实现超导状态的创新机制,这一发现不仅深刻拓宽了超导研究的视野,更为该领域的未来发展指明了新航道。随着超导技术的持续精进与广泛应用场景的开拓,超导材料市场正以前所未有的速度蓬勃发展。2023年,中国超导材料行业市场规模达15.12亿元,同比增长15.24%。这一数据不仅彰显了行业蓬勃的生命力,也预示着超导技术商业化进程正加速推进,为全球经济注入新的增长动力。随着技术瓶颈的不断突破和市场需求的日益增长,超导材料市场有望迎来更加辉煌的发展篇章。

2016-2023年中国超导材料市场规模情况


现阶段,已实现产业化的超导包括低温超导和高温超导两大类,其中低温超导目前已实现商业化的包括NbTi(铌钛,Tc=9.5K)和Nb3Sn(铌三锡,Tc=18k)。由于NbTi和Nb3Sn具有优良的机械加工性能和成本优势,其制备技术与工艺已经相当成熟。目前低温超导的下游应用主要包括磁共振成像仪(MRI)、磁控直拉单晶硅技术(MCZ)、核磁共振谱仪(NMR)、质子加速器、核聚变实验堆等,基于低温超导材料的应用装置一般工作在液氦温度(约4.2K),是目前最主要的实用化超导材料;而高温超导具有实用价值的主要包括铋系(例如Bi-Sr-Ca-Cu-O,BSCCO,Tc=110K)、钇系(例如Y-Ba-Cu-O,YBCO,Tc=92K)、MgB2超导材料(Tc=39K)、铁基超导材料等。其中铋系和钇系高温超导材料分别为第一代、第二代高温超导,两者均属于氧化物陶瓷,在制造工艺上须克服加工脆性、氧含量的精确控制及与基体反应等问题,因此生产成本相对偏高。目前高温超导的下游终端应用主要包括磁感应加热炉、可控核聚变、超导电缆、超导滤波器等,基于高温超导材料的应用装置一般工作在液氢温度(约20K)至液氮温度(约77K)。整体来看,目前国内超导市场以低温超导为主,低温超导材料及应用占超导市场总量的90%以上,高温超导仍处于商业化初期,未来超导技术的应用空间巨大。

超导技术主要应用领域


三、西部超导独家掌握低温超导技术及高温超导研发领先,助力智能电网与无液氦磁体发展


西部超导主要从事高端钛合金材料、高性能高温合金材料、超导材料的研发、生产和销售,是我国航空用钛合金棒丝材的主要研发生产基地,是目前国内唯一实现超导线材商业化生产的企业,也是国际上唯一的铌钛铸锭、棒材、超导线材生产及超导磁体制造全流程企业。2024年一季度,西部超导营业收入为7.94亿元,同比下降13.96%;归母净利润为1.10亿元,同比下降46.95%。业绩下滑主要受到产品销售收入下滑以及销售结构变动所导致的。

2018-2024年一季度西部超导经营情况


低温超导线材是多芯复合线材,通常芯丝直径在微米和纳米量级,制备过程涉及导体设计、高均匀合金熔炼、大变形塑性加工、磁通钉扎调控、热处理等关键技术且制备周期长,工序和质控点多,全套技术形成周期长。目前除西部超导外,国内其他企业几乎无技术积累,且低温超导材料及其制备技术属敏感技术,无法从国外获得。在高温超导材料方面,西部超导侧重MgB2和Bi-2223的研发和产业化,目前已掌握上述材料核心制备技术,未来将突破并引领上述材料在智能电网中输电电缆、无液氦磁体装备等领域的运用。为我国研发的世界首台10MJ/5MW高温超导储能装置提供MgB2线材。

西部超导公司超导产品


四、高温超导技术商业化加速,技术创新引领多元化应用


近年来,中国超导行业展现出了蓬勃的发展势头,不仅在科学研究领域取得了重大突破,还在商业化应用方面迈出了坚实的步伐。展望未来,中国超导行业将迎来更加广阔的发展空间和前所未有的发展机遇。


首先,政策支持力度不断加大为中国超导行业的发展提供了坚实的后盾。近年来,国家层面密集出台了一系列支持超导材料发展的政策文件,从《“十四五”原材料工业发展规划》到《中国制造2025》,都明确将超导材料列为重点发展的前沿新材料之一。这些政策不仅为超导材料的研发提供了资金支持,还促进了科研机构与企业之间的紧密合作,加速了超导技术的产业化进程。


其次,技术创新加速是推动中国超导行业发展的核心动力。随着科研投入的增加和科研团队的壮大,中国在超导材料领域取得了多项重大突破。从低温超导到高温超导,再到室温超导的探索,中国科学家们在超导材料的研究上不断取得新的进展。技术创新不仅提升了超导材料的性能,还拓宽了其应用领域,为超导行业的发展注入了新的活力。


最后,应用领域的不断拓展为中国超导行业带来了广阔的发展空间。超导材料因其独特的物理性质,在电力、交通、医疗、科研等多个领域展现出广泛的应用前景。在电力领域,超导电缆和超导储能装置可以显著降低电能传输损耗,提高能源利用效率;在交通领域,超导磁悬浮列车和超导电动机等新型交通工具的研发和应用,将推动交通运输行业的绿色、高效发展;在医疗领域,超导磁体是MRI等高端医疗设备的核心部件,随着医疗技术的不断进步和MRI设备需求量的增加,超导材料在医疗领域的应用也将持续增长。


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本文采编:CY407
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2024-2030年中国超导行业市场调查研究及未来趋势预测报告
2024-2030年中国超导行业市场调查研究及未来趋势预测报告

《2024-2030年中国超导行业市场调查研究及未来趋势预测报告》共十三章,包含中国超导行业投资分析与前景预测,2024-2030年超导行业投资机会与风险防范,研究结论及投资建议等内容。

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