描述呈現超導電性的材料或狀態的形容詞。超導,指導體在某一溫度下,電阻為零的狀態。在實驗中,若導體電阻的測量值低于10-25Ω,可以認為電阻為零。
一、超導、超導材料的概念
描述呈現超導電性的材料或狀態的形容詞。超導,指導體在某一溫度下,電阻為零的狀態。在實驗中,若導體電阻的測量值低于10-25Ω,可以認為電阻為零。2023年6月,科學家發現了超導體硒化鐵轉變為超導狀態的新機制。超導是指某些物質在一定溫度條件下(一般為較低溫度)電阻降為零的性質。人們把處于超導狀態的導體稱之為“超導體”。超導體的直流電阻率在一定的低溫下突然消失,被稱作零電阻效應。導體沒有了電阻,電流流經超導體時就不發生熱損耗,電流可以毫無阻力地在導線中形成強大的電流,從而產生超強磁場。
超導材料和超導技術有著廣闊的應用前景。超導現象中的邁斯納效應使人們可以用此原理制造超導列車和超導船,由于這些交通工具將在懸浮無摩擦狀態下運行,這將大大提高它們的速度和安靜性,并有效減少機械磨損。利用超導懸浮可制造無磨損軸承,將軸承轉速提高到每分鐘10萬轉以上。
超導材料的零電阻特性可以用來輸電和制造大型磁體。超高壓輸電會有很大的損耗,而利用超導體則可最大限度地降低損耗,但由于臨界溫度較高的超導體還未進入實用階段,從而限制了超導輸電的采用。隨著技術的發展,新超導材料的不斷涌現,超導輸電的希望能在不久的將來得以實現?,F有的高溫超導體還處于必須用液態氮來冷卻的狀態,但它仍舊被認為是20世紀最偉大的發現之一。
超導材料產業鏈上游為制造超導材料的原材料,如鈮、鈦、釔、鋇、鉍、鍶、硼等金屬材料;中游產業是超導材料;下游的產業是超導應用領域,如航天航空、醫療、電子電器以及新能源等。
目前我國關于超導技術的各項研發均已步入正軌,且進入產業化運作,現已普遍運營在電力行業、通信領域、軍事領域以及醫療領域等。在我國關于超導的研發中,超導材料經營經歷了低溫到高溫的研發,第一代材料已經研究成熟,第二代材料由于其成本低更適用于產業化運作而被市場看好;超導產品品類逐漸增加,現已進行產業化運作的有超導電纜、超導限流器、超導濾波器、超導儲能等。雖然與國際尚有一定的差距,但部分領域的研發已經處于國際先進水平。
數據顯示,2021年我國鈦材產量為13.59萬噸,同比增長40.1%,2022年我國鈦材產量達15.27萬噸,同比增長12.36%。未來隨著超導行業的進步以及國家政策的深入推進,國內鈦材高端應用場景及潛在市場空間將進一步拓展。我國鈦材加工工藝不斷提升,在國際中的認可度有所提升,出口數量遠大于進口數量,長期保持貿易順差,在中低端產品方面已能實現自給自足。據中國海關總署統計數據,2022年,各類鈦材進口數量為1977.5噸,進口金額為6.51億元;鈦材出口數量為8691.3噸,出口金額為14.05億元,2023年1-7月我國鈦材進口數量為1480噸,進口金額為5.06億元,出口數量為4808.9噸,出口金額為8.96億元。
由于超導技術壁壘高,雖然各類超導材料企業以及電線電纜類生產企業相繼進入超導產業市場,但全球僅少數研究機構掌握相關技術,且尚未有企業實現大規模商業化生產,市場呈現壟斷格局,因此市場的最先進入者將因豐富的運行經驗占據明顯的優勢地位,成為市場的領導者。
根據中研普華產業研究院發布的《2023-2028年超導行業市場深度分析及發展策略研究報告》顯示:
超導材料具有的優異特性使它從被發現之日起,就向人類展示了誘人的應用前景。但要實際應用超導材料又受到一系列因素的制約,這首先是它的臨界參量,其次還有材料制作的工藝等問題(例如脆性的超導陶瓷如何制成柔細的線材就有一系列工藝問題)。超導材料的應用主要有:①利用材料的超導電性可制作磁體,應用于電機、高能粒子加速器、磁懸浮運輸、受控熱核反應、儲能等;可制作電力電纜,用于大容量輸電(功率可達10000MVA);可制作通信電纜和天線,其性能優于常規材料。②利用材料的完全抗磁性可制作無摩擦陀螺儀和軸承。③利用約瑟夫森效應可制作一系列精密測量儀表以及輻射探測器、微波發生器、邏輯元件等。利用約瑟夫森結作計算機的邏輯和存儲元件,其運算速度比高性能集成電路的快10-20倍,功耗只有四分之一。
雖然目前國內超導材料制備和超導應用的企業都處于持續虧損的處境,但各家超導企業仍保持著對超導研發技術的持續投入,高溫超導行業正在迎來規模商業化。根據Conectus數據,全球超導產品市場規模在2022年達68億歐元。目前,全球超導市場以低溫超導為主,低溫超導材料及應用占超導市場總量的95.6%,高溫超導材料仍處于商業化初期,高溫超導材料在我國超導市場占比僅在4.4%。
MRI是低溫超導材料最主要的應用領域,市場需求缺口尚存,2020年我國MRI數量為1.07萬臺,2021年我國MRI數量增長到1.18萬臺,增長了10.28%,2022年我國MRI數量為1.27萬臺,同比增長7.63%。長期來看,MRI作為醫學影響診斷中心等醫療機構的基本配備要求,市場發展有較強確定性,我國也有望成為全球最大的MRI市場,并且隨著國內MRI設備廠商市場競爭能力不斷增強。
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2023-2028年超導行業市場深度分析及發展策略研究報告
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