中信证券:聚焦技术进展带来的超导产业化提速

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中信证券研报表示,超导材料因其独特性能拥有诱人的应用前景。目前已经实现成熟产业化的低温超导材料将受益于光伏和医疗设备需求的快速增长实现市场放量;超导电力、可控核聚变等下游应用的快速发展有望带动高温超导材料市场规模大幅提升。学术界对于室温超导材料研究的聚焦或将推动超导材料产业化进程加速。

  全文如下

金属丨超导材料:聚焦技术进展带来的超导产业化提速

▍超导材料简介:

超导材料是指在一定温度下具备“零电阻”和“完全抗磁性”特征的材料。根据临界转变温度的不同,超导材料可以分为低温超导材料和高温超导材料。近年来理论性能更加优异的室温超导材料成为学术界的焦点。受益于下游可控核聚变等行业的快速发展,超导材料尤其是高温超导材料吸引了市场的广泛关注,行业发展或进入加速期。

超导材料的特殊性能使其在多个领域具备广阔的应用前景:

1)大电流应用,将超导体应用在长距离输电线、发电及储能领域,从而大幅降低电阻热效应带来的能量损耗,提高电力传输的效率。

2)电子学应用,超导体用于电子元器件领域将克服散热难的问题,同时大幅提高计算机的运行速度。

3)抗磁性应用,超导体的完全抗磁性可以应用在磁悬浮列车和可控核聚变等领域。

超导材料还可应用于核磁共振成像、超导感应加热、超导限流器、超导电机等。根据Conectus预测数据,2022年全球超导产品市场规模约为68亿欧元,至2027年有望增至192亿欧元,2022-2027年CAGR为23%。

低温超导材料形成成熟产业链,未来将受益于光伏、医疗等行业需求增长。

NiTi和Ni3Sn是目前已实现商业化应用的低温超导材料,主要用于生产超导磁体,应用于磁共振成像(MRI)、磁控直拉单晶硅技术(MCZ)、核磁共振谱仪(NMR)、国际热核聚变实验堆(ITER)和高能质子加速器等行业,在当前超导行业市场份额超过90%。未来低温超导材料需求有望受益于光伏行业的高景气度和国内MRI设备市场规模的高增速实现稳定增长。

高温超导材料处于产业化初期,在可控核聚变等领域应用前景诱人。

以钇钡铜氧(YBCO)和铋锶钙铜氧(BSCCO)为代表的高温超导材料的临界温度超过77K(液氮温度),使其具备较传统低温超导材料更加温和的使用环境。由于高温超导材料多为陶瓷,加工性能较差且目前成本较高,目前还处于产业化初期。但其优异的性能使其在高温超导电缆、磁悬浮列车、紧凑型可控核聚变等领域具备广阔的使用前景。根据Conectus预测数据,至2030年,高温超导材料市场份额有望从当前不足10%提升至25%。

室温常压超导是行业发展的重要方向,目前仍处于探索阶段。

在超高压条件下合成的部分超导材料的临界温度已经接近室温水平,但苛刻的制备条件阻碍了材料的大规模应用。2023年以来,陆续有研究团队报导了室温超导材料,甚至是常压条件下制备的室温超导材料,引发市场广泛关注。但目前上述研究成果均未得到严格验证,室温常压超导材料或仍面临漫长的探索进程。

风险因素:

室温超导技术研发进展不及预期;高温超导材料产业化进程不及预期;低温超导材料应用拓展不及预期;新型超导材料规模化制备技术进展不及预期。

投资策略:

超导材料因其独特性能拥有诱人的应用前景。目前已经实现成熟产业化的低温超导材料将受益于光伏和医疗设备需求的快速增长实现市场放量;超导电力、可控核聚变等下游应用的快速发展有望带动高温超导材料市场规模大幅提升。学术界对于室温超导材料研究的聚焦或将推动超导材料产业化进程加速。

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