2021年超導(dǎo)材料行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及前景分析

• 2021年6月23日 zengyan來源：互聯(lián)網(wǎng) 472 24
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據(jù)了解，超導(dǎo)材料目前已被廣泛用于超導(dǎo)限流器、超導(dǎo)電纜、超導(dǎo)變壓器等應(yīng)用產(chǎn)品的研發(fā)，相關(guān)產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程也在加快。

2021年超導(dǎo)材料行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及前景分析

據(jù)了解，超導(dǎo)材料目前已被廣泛用于超導(dǎo)限流器、超導(dǎo)電纜、超導(dǎo)變壓器等應(yīng)用產(chǎn)品的研發(fā)，相關(guān)產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程也在加快。從超導(dǎo)產(chǎn)業(yè)鏈價(jià)值角度來看，目前超導(dǎo)材料占超導(dǎo)產(chǎn)品成本中的很大一部分，約為40%-50%，其中高溫超導(dǎo)材料具有臨界溫度優(yōu)勢(shì)，未來的應(yīng)用范圍將不斷拓展，預(yù)計(jì)至2020年其應(yīng)用占比能提升至60%-70%。從全球范圍來看，據(jù)國(guó)際超導(dǎo)科技節(jié)和相關(guān)產(chǎn)業(yè)部門預(yù)測(cè)，全球范圍內(nèi)到2020年超導(dǎo)產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)值將達(dá)到2400億美元。

超導(dǎo)材料指的是在一定溫度下電阻為零的材料。它們具有兩大重要特性：一是零電阻特性。1911年，荷蘭萊頓大學(xué)的卡未林·昂內(nèi)斯用液氮冷卻水銀，意外發(fā)現(xiàn)當(dāng)溫度下降到4.2K(-268.95℃)時(shí)，水銀的電阻完全消失(特點(diǎn)是不產(chǎn)生熱損耗且電流損耗為零)。這種現(xiàn)象也稱為超導(dǎo)電性。二是完全抗磁性。1933年，荷蘭的邁納斯和奧森菲爾德共同發(fā)現(xiàn)了超導(dǎo)體完全抗磁性，也稱為邁納斯效應(yīng)，即當(dāng)一個(gè)磁體靠近處于超導(dǎo)態(tài)的材料時(shí)，超導(dǎo)體內(nèi)部的磁感應(yīng)強(qiáng)度為零。基于這兩個(gè)特性，超導(dǎo)材料成為前沿新材料之一，也是戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)的重要組成部分。超導(dǎo)材料的超導(dǎo)臨界溫度的每一次提升，都能帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益和技術(shù)突破，這也讓超導(dǎo)成為盛產(chǎn)諾貝爾獎(jiǎng)的熱門領(lǐng)域之一。

超導(dǎo)材料具有零電阻、抗磁性以及宏觀量子效應(yīng)等特殊物理性質(zhì)，應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛。在電工學(xué)領(lǐng)域，超導(dǎo)材料的主要應(yīng)用領(lǐng)域包括超導(dǎo)電纜、超導(dǎo)限流器、超導(dǎo)磁懸浮、醫(yī)療核磁共振成像、超導(dǎo)儲(chǔ)能以及超導(dǎo)電機(jī)等。目前各國(guó)研究人員研發(fā)和生產(chǎn)的重點(diǎn)是YBCO超導(dǎo)材料(也可稱為第二代高溫超導(dǎo)材料)，并認(rèn)為其是未來超導(dǎo)材料發(fā)展的主要方向。

超導(dǎo)材料的用途非常廣泛，通常分為三大類：大電流應(yīng)用(強(qiáng)電應(yīng)用)、電子學(xué)應(yīng)用(弱電應(yīng)用)和抗磁性應(yīng)用。大電流應(yīng)用包括超導(dǎo)發(fā)電、輸電和儲(chǔ)能;電子學(xué)應(yīng)用包括超導(dǎo)計(jì)算機(jī)、超導(dǎo)天線、超導(dǎo)微波器件等;抗磁性主要應(yīng)用于磁懸浮列車和熱核聚變反應(yīng)堆等。

超導(dǎo)主要分為低溫超導(dǎo)材料及高溫超導(dǎo)材料兩種，低溫超導(dǎo)材料的臨界轉(zhuǎn)變溫度Tc小于30K，需要在液氦溫區(qū)下工作，而高溫超導(dǎo)材料可以在液氮環(huán)境下實(shí)現(xiàn)超導(dǎo)。

超導(dǎo)主要由三部分組成;上游是礦產(chǎn)資源，如釔、鋇、鉍、鍶等金屬，是超導(dǎo)行業(yè)的基礎(chǔ);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;下游是超導(dǎo)應(yīng)用產(chǎn)品，如超導(dǎo)電纜、超導(dǎo)限流器、超導(dǎo)儲(chǔ)能、超導(dǎo)發(fā)電機(jī)、超導(dǎo)濾波和超導(dǎo)變壓器等，是超導(dǎo)行業(yè)的載體。目前超導(dǎo)產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)應(yīng)用的幾乎全部是低溫超導(dǎo)。2011年全球超導(dǎo)市場(chǎng)規(guī)模為50.8億歐元，其中低溫超導(dǎo)市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到50.5億歐元，占比99.41%;2017年，在全球超導(dǎo)市場(chǎng)中，低溫超導(dǎo)市場(chǎng)規(guī)模占比仍超過90%。

超導(dǎo)材料的下游應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛，其中以超導(dǎo)限流器、超導(dǎo)濾波器、超導(dǎo)電纜等市場(chǎng)空間較大，據(jù)中國(guó)電器工業(yè)協(xié)會(huì)等估計(jì)，至2020年我國(guó)超導(dǎo)限流器市場(chǎng)規(guī)模將在1500億人民幣以上，超導(dǎo)濾波器潛在市場(chǎng)規(guī)模700億人民幣左右。

從產(chǎn)品類型來看，超導(dǎo)分為低溫超導(dǎo)和高溫超導(dǎo)。其中，低溫超導(dǎo)應(yīng)用范圍最廣泛。隨著技術(shù)的不斷改進(jìn)，高溫超導(dǎo)需求將不斷增加。從應(yīng)用領(lǐng)域來看，磁共振成像將成為應(yīng)用需求最多的一個(gè)領(lǐng)域。另外，電子電氣將成為超導(dǎo)技術(shù)需求增速最快的領(lǐng)域。

近年來，以美國(guó)、日本和歐盟為代表的發(fā)達(dá)國(guó)家不斷地積極推進(jìn)高溫超導(dǎo)材料及其應(yīng)用領(lǐng)域的研究，取得多項(xiàng)重大突破。我國(guó)在超導(dǎo)材料領(lǐng)域的研究進(jìn)展基本與國(guó)際同步。其中，低溫超導(dǎo)材料、超導(dǎo)電子學(xué)應(yīng)用以及超導(dǎo)電工學(xué)應(yīng)用領(lǐng)域的研究已達(dá)到或接近國(guó)際先進(jìn)水平，但在實(shí)際應(yīng)用方面的研究進(jìn)展與發(fā)達(dá)國(guó)家還有一定差距。那么，未來超導(dǎo)材料行業(yè)市場(chǎng)行情如何?

國(guó)內(nèi)超導(dǎo)材料主要是依賴于美國(guó)和日本進(jìn)口，價(jià)格昂貴，占應(yīng)用產(chǎn)品的50%左右成本。超導(dǎo)行業(yè)發(fā)展必將產(chǎn)生對(duì)超導(dǎo)材料大量的需求，因此，超導(dǎo)行業(yè)要發(fā)展壯大，超導(dǎo)材料必須國(guó)產(chǎn)化。

目前我國(guó)已經(jīng)全面突破了實(shí)用化低溫超導(dǎo)線材制備技術(shù)，已具備批量制備千米級(jí)實(shí)用化MgB2超導(dǎo)線材的能力。我國(guó)第一代高溫超導(dǎo)帶材(BSCCO-2223)與國(guó)際先進(jìn)水平的差距已經(jīng)大大縮小，關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)基本達(dá)到了實(shí)用化的要求，已經(jīng)進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化發(fā)展階段。在第二代高溫超導(dǎo)帶材(YBCO)方面，我國(guó)與國(guó)際先進(jìn)水平的差距迅速縮小。上海和蘇州等地均以企業(yè)形式制備出了千米級(jí)的YBCO二代帶材，而且已經(jīng)有一定量的銷售和使用。

醫(yī)療領(lǐng)域磁共振成像技術(shù)的需求增長(zhǎng)是促進(jìn)超導(dǎo)材料在醫(yī)療領(lǐng)域應(yīng)用需求迅速增長(zhǎng)的主要原因。另一方面，受汽車市場(chǎng)的發(fā)展推動(dòng)，電動(dòng)機(jī)需求增長(zhǎng)也在未來一段時(shí)間內(nèi)促進(jìn)超導(dǎo)材料的發(fā)展。但是，常用作生產(chǎn)超導(dǎo)的稀土元素如釔等價(jià)格波動(dòng)在未來幾年將會(huì)對(duì)這一市場(chǎng)的發(fā)展產(chǎn)生負(fù)面影響。不過，一些終端應(yīng)用領(lǐng)域的磁性方面，如高鐵、低溫學(xué)和生物磁場(chǎng)等將會(huì)給超導(dǎo)材料創(chuàng)造新的增長(zhǎng)點(diǎn)。到2020年，超導(dǎo)產(chǎn)業(yè)將會(huì)形成總量為1500-2000億美元的巨大國(guó)際市場(chǎng)。美國(guó)預(yù)測(cè)，預(yù)計(jì)到2020年,全世界超導(dǎo)電纜應(yīng)用的總市場(chǎng)將達(dá)到2440億美元，約占全球電纜市場(chǎng)的5%。預(yù)計(jì)到2022年，全球超導(dǎo)技術(shù)市場(chǎng)規(guī)模將增至58億美元，期間年復(fù)合增率高達(dá)12.8%。隨著技術(shù)的不斷改進(jìn)，高溫超導(dǎo)需求將不斷增加，尤其是在電力領(lǐng)域。從應(yīng)用領(lǐng)域來說，磁共振成像將成為消費(fèi)者應(yīng)用需求最多的一個(gè)領(lǐng)域。從區(qū)域市場(chǎng)來看，隨著工業(yè)發(fā)展步伐加快，亞太地區(qū)將成為最大的超導(dǎo)技術(shù)需求市場(chǎng)，尤其是中國(guó)、日本和印度這3個(gè)國(guó)家。

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