《核聚变行业深度之二:超导材料核聚变产业快速进步的重要抓手-250602(45页).pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《核聚变行业深度之二:超导材料核聚变产业快速进步的重要抓手-250602(45页).pdf(45页珍藏版)》请在三个皮匠报告上搜索。
1、 识别风险,发现价值 请务必阅读末页的免责声明 1 1/4545 Table_Page 深度分析|专用设备 证券研究报告 核聚变行业深度之二核聚变行业深度之二 超导材料,核聚变产业快速进步的重要抓手超导材料,核聚变产业快速进步的重要抓手 核心观点核心观点:超导材料具有零电阻、完全抗磁性等宏观现象。超导材料具有零电阻、完全抗磁性等宏观现象。超导是指当温度降低到某一临界温度时,电阻突然消失、电流可以无阻流动的现象,具备这种特性的材料即为超导体。超导体具有常规材料不具备的零电阻、完全抗磁性等宏观量子现象,是典型的量子材料。超导材料将大大加快聚变行业的发展超导材料将大大加快聚变行业的发展。根据磁约束燃
2、烧等离子体物理的现状与展望,核聚变装置的功率输出能力与磁场强度 BT的四次方成正比,意味着磁场强度增加一倍则核聚变装置的功率输出能力将成为之前的 16 倍。而超导材料由于其超导特性,相比传统的材料可以达到更大的电流密度,意味着可以通过更大的电流产生更强的磁场,从而增加装置的功率输出能力,更容易实现“点火”。超导材料有多种分类,具备实用价值的材料约超导材料有多种分类,具备实用价值的材料约 45 种种。第一种分类,第 I 类超导体,即只有一个临界磁场 Hc,第 II 类超导体则存在两个临界磁场,目前应用的主要是第 II 类超导体;第二种则根据温度,国际电工委员会根据材料达到的临界转变温度将超导体划
3、分为低温超导材料(Tc25K)和高温超导材料(Tc25K)。目前实用化的主要包括低温超导材料中的 NbTi、Nb3Sn 和高温超导材料中的 YBa2Cu3O6(YBCO)、Bi2Sr2Ca2Cu3O10(Bi-2223)和 Bi2Sr2CaCu2O8(Bi-2212)等 45 种。二代高温超导近年逐步成熟二代高温超导近年逐步成熟。REBCO 涂层导体因其具有高 JC和潜在的低成本优势逐渐受到研究人员的关注,已成为高温超导应用领域的研究热点,包括高温超导限流器、高温超导储能、高温超导变压器等示范应用。由于 REBCO 材料的临界电流密度具备明显优势,在核聚变行业预计将成为未来的主流材料。投资建议
4、。投资建议。磁体为核聚变中较为重要的部分,且价值量占比较高,建议关注相关公司包括从事低温超导磁材的西部超导以及高温超导的联创光电、永鼎股份(东部超导)、精达股份(参股上海超导)。风险提示风险提示。超导技术路线迭代,超导应用领域拓展不及预期,核聚变发展不及预期,供应链受制约的风险。行业评级行业评级 买入买入 前次评级 买入 报告日期 2025-06-02 相对市场表现相对市场表现 分析师:分析师:代川 SAC 执证号:S0260517080007 SFC CE No.BOS186 021-38003678 分析师:分析师:孙柏阳 SAC 执证号:S0260520080002 021-380036
5、80 分析师:分析师:王宁 SAC 执证号:S0260523070004 021-38003627 分析师:分析师:汪家豪 SAC 执证号:S0260522120004 021-38003792 请注意,孙柏阳,王宁,汪家豪并非香港证券及期货事务监察委员会的注册持牌人,不可在香港从事受监管活动。相关研究:相关研究:核电设备行业跟踪:核电机组再核准,从裂变走向聚变 2025-04-29 低空经济行业跟踪:首张 OC落地,低空迎来历史性时刻 2025-03-30 深海科技行业跟踪报告:上海出台海洋规划,政策催化逐步到来 2025-03-23 -20%-9%2%12%23%34%06/2408/24
6、10/2401/2503/2505/25专用设备沪深300 识别风险,发现价值 请务必阅读末页的免责声明 2 2/4545 Table_PageText 深度分析|专用设备 目录索引目录索引 一、超导:具备零电阻、抗磁性等特征的先进材料一、超导:具备零电阻、抗磁性等特征的先进材料.5(一)超导体的基本特性和相关理论(一)超导体的基本特性和相关理论.5(二)超导的发展将极大加速可控核聚变行业的发展(二)超导的发展将极大加速可控核聚变行业的发展.8(三)超导材料的分类(三)超导材料的分类.9 二、实用超导材料:江山代有“材”人出二、实用超导材料:江山代有“材”人出.13(一)主要超导材料分类(一)
7、主要超导材料分类.13(二)超导的应用范围较广(二)超导的应用范围较广.14(三)目前应用的主要超导材料(三)目前应用的主要超导材料.15 三、超导应用:有望重塑多个行业,前景可期三、超导应用:有望重塑多个行业,前景可期.33(一)超导电缆(一)超导电缆.33(二)超导磁悬浮(二)超导磁悬浮.34 四、重点公司四、重点公司.36(一)上海超导:第二代高温超导带材独角兽(一)上海超导:第二代高温超导带材独角兽.36(二)永鼎股份:子公司东部超导积极布局二代高温超导带材(二)永鼎股份:子公司东部超导积极布局二代高温超导带材.38(三)联创光电:积极推进“激光(三)联创光电:积极推进“激光+高温超导
8、”转型高温超导”转型.39(四)西部超导:低温超导材料龙头(四)西部超导:低温超导材料龙头.41 五、风险提示五、风险提示.43(一)超导技术路线迭代(一)超导技术路线迭代.43(二)超导应用领域拓展不及预期(二)超导应用领域拓展不及预期.43(三)核聚变发展不及预期(三)核聚变发展不及预期.43(四)供应链受制约的风险(四)供应链受制约的风险.43 识别风险,发现价值 请务必阅读末页的免责声明 3 3/4545 Table_PageText 深度分析|专用设备 图表索引图表索引 图图 1:超导:超导 BCS 理论理论.6 图图 2:托卡马克装置磁位型:托卡马克装置磁位型.8 图图 3:ITE
9、R 预计投入占比预计投入占比.9 图图 4:DEMO 堆预计投入占比堆预计投入占比.9 图图 5:第类超导体和第类超导体的磁化性质第类超导体和第类超导体的磁化性质.10 图图 6:超导材料临界温度的发展历史:超导材料临界温度的发展历史.12 图图 7:超导材料的主要应用领域:超导材料的主要应用领域.14 图图 8:各类实用超导材料的应用范围:各类实用超导材料的应用范围.15 图图 9:铜氧化物超导体相图和结构:铜氧化物超导体相图和结构.16 图图 10:Bi 系超导体的晶体结构示意图系超导体的晶体结构示意图.16 图图 11:Bi2212 线材的制备工艺示意图线材的制备工艺示意图.17 图图
10、12:西北有色金属研究院生产的千米级:西北有色金属研究院生产的千米级 Bi2212 超导线材及截面超导线材及截面.17 图图 13:YBCO 与与 Bi2223 高温超导带材临界电流密度高温超导带材临界电流密度 JC 随磁场随磁场 B 的变化的变化.18 图图 14:高温超导涂层导体的典型基本结构:高温超导涂层导体的典型基本结构.19 图图 15:REBCO 带材的结构及其发展史(带材的结构及其发展史(2020 年后逐步成熟)年后逐步成熟).19 图图 16:高性能低成本涂层导体的考虑要素:高性能低成本涂层导体的考虑要素.20 图图 17:IBAD 技术示意图技术示意图.20 图图 18:缓冲
11、层示意图:缓冲层示意图.21 图图 19:PLD 法示意图法示意图.23 图图 20:MOCVD 法示意图法示意图.24 图图 21:RCE 法沉积法沉积 YBCO 薄膜示意图薄膜示意图.24 图图 22:SuNAM 公司用于卷对卷公司用于卷对卷 YBCO 长带制备的长带制备的 RCE 系统系统.24 图图 23:MOD 工艺全流程示意图(美国超导)工艺全流程示意图(美国超导).25 图图 24:NbTi 超导线横截面超导线横截面.26 图图 25:Nb3Sn 超导线横截面超导线横截面.26 图图 26:NbTi 超导线生产流程超导线生产流程.27 图图 27:Nb3Sn 超导线生产流程(青铜
12、法)超导线生产流程(青铜法).28 图图 28:Nb3Sn 超导线生产流程(内锡法)超导线生产流程(内锡法).28 图图 29:西部超导低温超导收入及利润率情况:西部超导低温超导收入及利润率情况.30 图图 30:西部超导低温超导出货量及价格情况:西部超导低温超导出货量及价格情况.30 图图 31:MgB2线材的粉末装管法加工工艺流程线材的粉末装管法加工工艺流程.31 图图 32:中心镁扩散法制备:中心镁扩散法制备 MgB2线材流程图线材流程图.31 图图 33:典型铁基超导体的晶体结构示意图:典型铁基超导体的晶体结构示意图.31 图图 34:粉末装管法制备铁基超导线带材的工艺示意图:粉末装管
13、法制备铁基超导线带材的工艺示意图.32 图图 35:中国科学院电工研究所制备的世界首根百米级铁基超导长线:中国科学院电工研究所制备的世界首根百米级铁基超导长线.32 图图 36:上海市某高温超导电缆工程液氮制冷系统:上海市某高温超导电缆工程液氮制冷系统.34 图图 37:高温超导磁悬浮列车原理:高温超导磁悬浮列车原理.34 图图 38:Hyperloop 胶囊列车胶囊列车.35 图图 39:上海超导主营产品为第二代高温超导带材,关键技术国际领先上海超导主营产品为第二代高温超导带材,关键技术国际领先.36 图图 40:永鼎股份产品布局:永鼎股份产品布局.38 识别风险,发现价值 请务必阅读末页的
14、免责声明 4 4/4545 Table_PageText 深度分析|专用设备 图图 41:永鼎股份营收、归母净利润情况(亿元):永鼎股份营收、归母净利润情况(亿元).39 图图 42:永鼎股份整体毛利率、净利率水平:永鼎股份整体毛利率、净利率水平.39 图图 43:公司超导产品收入及增速(亿元)公司超导产品收入及增速(亿元).39 图图 44:联创光电产品布局联创光电产品布局.40 图图 45:联创光电营收、归母净利润情况(亿元):联创光电营收、归母净利润情况(亿元).40 图图 46:联创光电整体毛利率、净利率水平:联创光电整体毛利率、净利率水平.40 图图 47:西部超导主营产品西部超导主
15、营产品.41 图图 48:西部超导营收、归母净利润情况(亿元):西部超导营收、归母净利润情况(亿元).42 图图 49:西部超导整体毛利率、净利率水平:西部超导整体毛利率、净利率水平.42 图图 50:公司超导线材收入规模(亿元)公司超导线材收入规模(亿元).42 图图 51:公司超导线材毛利率水平:公司超导线材毛利率水平.42 表表 1:超导理论发展史:超导理论发展史.5 表表 2:超导体特性:超导体特性.6 表表 3:代际划分与技术迭代逻辑:代际划分与技术迭代逻辑.12 表表 4:实用超导材料的基本性质参数及其线材制备的典型方法(:实用超导材料的基本性质参数及其线材制备的典型方法(REBC
16、O 材料的临材料的临界电流密度具备明显优势)界电流密度具备明显优势).13 表表 5:低温高温超导材料对比:低温高温超导材料对比.15 表表 6:常用缓冲层材料:常用缓冲层材料.21 表表 7:国内主要厂商的技术路线、带材结构和超导载流性能:国内主要厂商的技术路线、带材结构和超导载流性能.22 表表 8:典型:典型 REBCO 超导层外延生长的薄膜制备方法超导层外延生长的薄膜制备方法.23 表表 9:国内外主要高温超导公司情况:国内外主要高温超导公司情况.25 表表 10:NbTi 和 Nb3Sn 主要应用场景.26 表表 11:国内外主要低温超导公司及其布局:国内外主要低温超导公司及其布局.
17、29 表表 12:全球主要高温超导电缆示范工程项目:全球主要高温超导电缆示范工程项目.33 表表 13:上海超导重大发展历程:上海超导重大发展历程.37 识别风险,发现价值 请务必阅读末页的免责声明 5 5/4545 Table_PageText 深度分析|专用设备 一、超导:具备零电阻、抗磁性等特征的先进材料一、超导:具备零电阻、抗磁性等特征的先进材料(一)超导体的基本特性和相关理论(一)超导体的基本特性和相关理论 超导材料具有零电阻、完全抗磁性等宏观现象,在电力能源、医疗装备、交通运输、超导材料具有零电阻、完全抗磁性等宏观现象,在电力能源、医疗装备、交通运输、量子信息计算、国防工业以及科学
18、研究等方面有着重要的应用价值和未来前景。量子信息计算、国防工业以及科学研究等方面有着重要的应用价值和未来前景。超导是指当温度降低到某一临界温度时,电阻突然消失、电流可以无阻流动的现象,具备这种特性的材料即为超导体。超导体具有常规材料不具备的零电阻、完全抗磁性等宏观量子现象,是典型的量子材料。“零电阻”为超导材料的首要特征。“零电阻”为超导材料的首要特征。根据下一代创新科技的超导理论发展史,1911年,荷兰科学家海克 卡末林 昂内斯在极低温实验中发现汞元素在4.2K温区出现异常导电行为其电阻值骤降至检测仪器无法测量的程度,首次揭示了物质在特定温度下具有零电阻特性的奇异现象。这一突破性发现不仅开创
19、了凝聚态物理新领域,更推动昂内斯获得1913年诺贝尔物理学奖殊荣,他将这种电阻突降现象定义为“超导态”,并将呈现该特性的材料命名为“超导体”,标志着人类对物质电磁性质认知的重要跨越。“完全抗磁性完全抗磁性”为超导材料的另一个重要特征。”为超导材料的另一个重要特征。在超导研究初期,学界普遍认为零电阻是超导体的唯一特征。直到1933年,德国学者瓦尔特 迈斯纳与其合作者罗伯特 奥克森菲尔德通过锡单晶磁场实验观察到新现象:处于超导相的材料会完全排斥内部磁通量,且这种抗磁效应与冷却程序无关,这与理想导体行为存在本质区别,这一被命名为迈斯纳效应的完全抗磁性,与零电阻共同构成超导体的双重判据标准。正是这两大
20、特性奠定了强电应用的理论基础,使得大电流无损传输与强磁场构建成为可能。BCS理论首次从量子层面阐释超导机制。理论首次从量子层面阐释超导机制。根据夸父超导公众号的相关推送,20世纪50年代,微观理论取得革命性进展,美国物理学家巴丁、库珀与施里弗建立了BCS理论,首次从量子层面阐释超导机制。该理论指出:晶格振动(声子)介导的电子配对作用形成库珀对,这些具有玻色子特性的载流子在临界温度下发生宏观量子凝聚,使得电子在运动过程中规避晶格散射,从而实现零阻抗电流传输。这一理论突破不仅统一解释了超导现象,更为后续超导材料研发提供理论框架。超导研究在量子层面取得突破性进展始于1962年,英国物理学家布莱恩约瑟
21、夫森预言了超导电子对的量子隧穿效应:当两超导层间插入纳米级绝缘势垒时,库珀对可穿越势垒形成隧穿超流;不足一年后,实验观测便验证了这一理论推测。该量子效应不仅为超导电子学开辟新方向,更为现代量子信息技术提供关键物理机制,约瑟夫森因此荣膺1973年诺贝尔物理学奖。表表 1:超导理论发展史:超导理论发展史 1911 1950 1950 1955 1962 1969 1986 2008 超导的发现和基本性质 GinzburgLandau理论 同位素效应 BardeenCooperSchrieffer 理论 约瑟夫森效应 重费米子超导体与有机超导体 铜氧化物超导体的发现 铁基高温超导体的发现 数据来源:
22、下一代创新科技第五期,广发证券发展研究中心 识别风险,发现价值 请务必阅读末页的免责声明 6 6/4545 Table_PageText 深度分析|专用设备 图图 1:超导超导 BCS 理论理论 数据来源:夸父超导公众号,广发证券发展研究中心 临界温度临界温度Tc、临界电流、临界电流Jc和临界磁场和临界磁场Hc为三个重要参数。为三个重要参数。临界温度是指材料由正常态转变为超导态时的温度;临界电流是指当超导体中传输电流时,使超导体由超导态转变到正常态时的电流值;临界磁场是指当对超导体施加磁场时,使超导态转变为正常态的磁场强度。因此,要保证一个超导体处于超导状态就必须同时满足三个条件,即所处温度低
23、于Tc,所通过的电流密度小于其所处温度下的Jc,以及所处的磁场小于其在该温度下Hc。超导体的Tc、Jc 和Hc是互相影响、相互关联的,三个基本参数构成了超导体的三维临界曲面。只有当超导体处于三维曲面内部的状态时,只有当超导体处于三维曲面内部的状态时,才展现出超导态,反之则处于正常态。才展现出超导态,反之则处于正常态。表表 2:超导体特性超导体特性 特性特性 别称别称 解释解释 示意图示意图 完全导电性 零电阻效应 当温度下降到某一临界温度时,超导体出现电阻突变为零的特性称为完全导电性,也叫零电阻效应。超导材料处于超导态时电阻为零,能够无损耗地传输电能。如果用磁场在超导环中引发感生电流,这一电流
24、可以毫不衰减的维持下去。完全抗磁性 迈斯纳效应 当一个磁体和一个处于超导态的超导体相互靠近时,磁体的磁场会使超导体表面中出现超导电流。此超导电流形成的磁场,在超导体内部,恰好和磁体的磁场大小相等,方向相反。这两个磁滞抵消,使超导体内部的磁感应强度为零 B=0,即超导体排斥体内的磁场。识别风险,发现价值 请务必阅读末页的免责声明 7 7/4545 Table_PageText 深度分析|专用设备 量子隧穿性 约瑟夫森效应 指当两层超导体之间的绝缘层薄至原子尺寸时,电子对可以穿过绝缘层产生隧道电流的现象,即在超导体(superconductor)绝缘体(insulator)超导体(supercon
25、ductor)结构可以产生超导电流。电子等微观粒子具有波粒二象性,当两块金属被一层厚度为几十至几百 A 的绝缘介质隔开时,电子等都可穿越势垒而运动。加电压后,可形成隧道电流,这种现象称为隧道效应。把上述装置中的两块金属换成超导体后,当其介质层厚度减少到 30A 左右时,由超导电子对的长程相干效应也会产生隧道效应,称为约瑟夫森效应。临界性 无 超导材料具有临界温度、临界磁场和临界电流密度等,只有小于它的临界值才能体现出它的超导性能,一旦超出,就会失去超导性。此外,还有相干长度。导向只有在一定的尺度之下,才能保持住它的超导性能。数据来源:夸父超导公众号,超导材料科学与技术,广发证券发展研究中心 超
26、导材料的零电阻效应赋予其无耗散电流传导的独特性质,这种量子态载流特性为超导材料的零电阻效应赋予其无耗散电流传导的独特性质,这种量子态载流特性为能源系统的革新提供了物理基础。能源系统的革新提供了物理基础。现阶段,超导技术的商业化应用已形成多元格局,根据超导成“材”之路实用化高温超导材料的制备及发展(常佳鑫等)等,其核心应用场景包括:医学影像领域:医学影像领域:以MRI系统为例,超导磁体可生成高强度稳定磁场,相较常规永磁体分辨率提升达数个数量级,成为精准医疗不可或缺的技术支撑;高能物理装置:高能物理装置:新一代环形正负电子对撞机及超级质子对撞机(CEPC/SPPC)磁场水平达到国际最高水平20T等
27、,这些大科学装置将需要高性能低温和高温超导材料近20000t,并且超导材料的载流性能水平比目前国际实验室最高水平要提高一倍左右。新型电力系统:新型电力系统:超导输电电缆及故障电流抑制装置可将电网传输损耗降低至传统铜缆的50%60%,美国LIPA项目已验证其在138kV电网中连续运行年无衰减;轨道交通:轨道交通:上海磁浮示范线采用NbTi超导磁体,实现430km/h商业运营速度,摩擦阻力仅为轮轨系统的2%5%;聚变能源开发:聚变能源开发:国际热核聚变实验堆(ITER)使用超万吨超导磁体构建等离子体约束场,其核心“中央螺线管”磁场强度达13T,可吊起一艘航母,远超常规电磁系统。特别值得注意的是,在
28、磁约束可控核聚变领域,超导托卡马克装置通过全超导环向场线圈(TF)实现等离子体稳态约束,被国际学术界视为突破劳森判据的前沿技术路径。随着低温制冷技术与材料制备工艺的协同突破,超导体的工程化应用正加速向多物理场耦合系统延伸。识别风险,发现价值 请务必阅读末页的免责声明 8 8/4545 Table_PageText 深度分析|专用设备 (二)超导的发展将极大加速可控核聚变行业的发展(二)超导的发展将极大加速可控核聚变行业的发展 磁场强度为提高核聚变装置功率输出能力的关键参数磁场强度为提高核聚变装置功率输出能力的关键参数。根据磁约束燃烧等离子体物理的现状与展望,核聚变装置的功率输出能力与磁场强度B
29、T的四次方成正比,意味着磁场强度增加一倍则核聚变装置的功率输出能力将成为之前的16倍,极大的增强装置的功率输出能力。而超导材料由于其超导特性,相比传统的材料可以达到更大的电流密度,意味着可以通过更大的电流产生更强的磁场,从而增加装置的功率输出能力,更容易实现“点火”。29524304qRBPNTfus 上式为聚变功率的归一化运行区依赖关系。其中:BT:外部线圈产生的纵场强度;装置尺寸相关参数:体积V及其相关的环的大半径R、环的小半径a或反环径比=a/R、拉长比等;N:NT(aBT/Ip)%m T/MA为归一化比压,其中T20P/BT2q951N为等离子体比压;q95:归一化极向磁通95%的边界
30、安全因子。图图 2:托卡马克装置磁位型托卡马克装置磁位型 数据来源:磁约束燃烧等离子体物理的现状与展望,广发证券发展研究中心 同时,磁体也是托卡马克装置的重要成本项。同时,磁体也是托卡马克装置的重要成本项。根据Superconductors for fusion:a roadmap(Neil Mitchell et al),ITER与DEMO项目的成本分布:ITER实验堆阶段:实验堆阶段:磁体系统(28%)是最大成本项,低温超导材料(Nb3Sn/NbTi)的高成本凸显了超导技术的关键地位,但其局限性(如液氦依赖、磁场强度上限)亟待突破;真空容器(8%)和土建厂房(14%)的高占比则反映了实验装
31、置对极端工程条件(超高真空、抗辐照)的重度依赖,而分散的辅助系统(如功率供应8%、仪器控制6%)则揭示了复杂系统集成的技术挑战。DEMO示范堆阶段:示范堆阶段:产业链重心显著向商业化落地倾斜,高温超导(如REBCO)的紧凑化设计有望大幅降低磁体成本,真空容器成本锐减至2%(得益于3D打印钨基复 识别风险,发现价值 请务必阅读末页的免责声明 9 9/4545 Table_PageText 深度分析|专用设备 合材料和模块化工艺),而核聚变电站的平衡系统跃升为最大成本项(25%)。这一成本结构变化揭示技术迭代主线高温超导降本是商业化核心引擎,第一壁与真空设备的耐极端环境能力是运行保障,系统集成与工
32、程配套是规模化落地的关键支撑。图图3:ITER预计投入占比预计投入占比 图图4:DEMO堆预计投入占比堆预计投入占比 数据来源:Superconductors for fusion:a roadmap(Neil Mitchell et al),广发证券发展研究中心 注:In-vessel components:堆内构件 Vacuum Vessel:真空室 Magnets:磁体 Heating and Current Drive:加热系统和电流驱动 Power supplies:电源 数据来源:Superconductors for fusion:a roadmap(Neil Mitchell
33、et al),广发证券发展研究中心 Buildings:土建厂房 Cryoplant and Cooling Water Systems:低温和冷却水系统 Instrumentation and Control:仪表控制 Other Auxiliary Systems:其他辅助系统 Balance of Plant:平衡维持系统(三)超导材料的分类(三)超导材料的分类 超导材料分类方式很多,可以根据材料对于外磁场的响应、临界温度、材料类型、低温处理方法进行分类。根据超导成“材”之路实用化高温超导材料的制备及发展(常佳鑫等):超导机理研究的突破性进展始于超导机理研究的突破性进展始于1957年,由
34、巴丁、库珀与施里弗提出的年,由巴丁、库珀与施里弗提出的BCS理论系理论系统揭示了超导现象的量子本质。统揭示了超导现象的量子本质。该理论突破早期唯象模型(如二流体模型、伦敦方程)的局限性,提出晶格振动介导的电子配对机制:在动量自旋反平行匹配条件下,电子通过交换虚声子形成库珀对,这些玻色型准粒子的宏观量子凝聚使电流实现无损输运。BCS理论成功阐释了传统超导体的核心特性,三位奠基者因此荣获192年诺贝尔物理学奖。基于BCS框架推导的临界温度公式:VNDceT0114.1=式中,德拜温度(D)表征材料晶格振动能级,与原子质量呈平方根反比关系;费 识别风险,发现价值 请务必阅读末页的免责声明 1010/
35、4545 Table_PageText 深度分析|专用设备 米面态密度(N0)和电声耦合强度(V)共同决定超导相变阈值。然而,铜基高温超导体的发现(TC100 K)暴露出该理论的局限其异常高的临界温度与低态密度参数存在理论冲突,由此将超导体划分为BCS相容型(传统)与非BCS型(非传统)两大体系。第第I类超导体类超导体,只有一个临界磁场Hc,当超导体所处温度低于临界温度、磁场强度小于临界磁场时,超导体显现出无电阻且完全抗磁的超导态,当外界磁场超过临界磁场之后,超导体就会恢复到有电阻且磁场全穿透的正常态;第第II类类超导体则存在两个临界磁场,称为上临界磁场Hc2和下临界磁场Hc1,当外磁场HHc
36、1时,超导体处于超导态,随着磁场的升高(HHc2),外界磁场以量子化磁通的形式进入到超导体内部,超导体处于混合态,完全抗磁性被破坏,但零电阻态仍然存在,当磁场进一步提高至Hc2以上,零电阻态也彻底被破坏,超导体恢复到正常态。目前应用的均为第目前应用的均为第II类超导体,当超导体进入混合态时,量子化的磁通束(也类超导体,当超导体进入混合态时,量子化的磁通束(也被称为磁通线)会在超导体传输电流的过程中受到洛伦兹力的作用并发生运动。被称为磁通线)会在超导体传输电流的过程中受到洛伦兹力的作用并发生运动。图图 5:第类超导体和第类超导体的磁化性质第类超导体和第类超导体的磁化性质 数据来源:超导成“材”之
37、路实用化高温超导材料的制备及发展(常佳鑫等),广发证券发展研究中心(四)超导材料的发展:低温先行,高温有望后来居上(四)超导材料的发展:低温先行,高温有望后来居上 国际电工委员会根据材料达到的临界转变温度将超导体划分为低温超导材料(低温超导材料(Tc25K)和高温超导材料()和高温超导材料(Tc25K)。)。根据超导材料科学与技术,现在发现的超导材料有上千种,但具有实用化前景的超导材料仅不足十种,目前实用化的主要包括低温超导材料中的NbTi、Nb3Sn和高温超导材料中的YBa2Cu3O6(YBCO)、Bi2Sr2Ca2Cu3O10(Bi-2223)和Bi2Sr2CaCu2O8(Bi-2212)
38、等45种。20世纪世纪60年代,低温超导材料率先实现工程化突破。年代,低温超导材料率先实现工程化突破。铌钛(NbTi)合金凭借良好的延展性与成本优势,成为核磁共振成像(MRI)磁体的核心材料,1973年首台商用MRI设备的诞生,标志着超导技术从实验室走向医疗临床。同期发展的铌三锡(Nb3Sn)则因更高的临界磁场,被应用于粒子加速器磁体,如CERN的大型强子对撞机(LHC),其8.3T超导磁体支撑起高能物理研究的基础。这一阶段的低温超导技术虽依赖液氦冷却,却为后续发展奠定了材料制备与磁体设计的技术基础。识别风险,发现价值 请务必阅读末页的免责声明 11 11/4545 Table_PageTex
39、t 深度分析|专用设备 1986年铜氧化物高温超导体的发现,彻底改变了超导应用的格局。年铜氧化物高温超导体的发现,彻底改变了超导应用的格局。瑞士科学家缪勒与柏诺兹在BaLaCuO体系中实现35K超导突破后,中美团队迅速将临界温度提升至液氮温区(90K以上)。铋系(Bi系)铜氧化物率先实现产业化:1999年,德国埃森市投运的Bi-2223超导电缆(10kV级),验证了高温超导在电网中的长期稳定运行能力;日本住友电工通过高压热处理技术,将Bi-2223带材载流能力提升至280A(77K自场),成为早期超导电力的标杆。与此同时,钇钡铜氧(YBCO)涂层导体(第二代高温超导带材)在21世纪初崭露头角,
40、其多层复合结构通过离子束辅助沉积(IBAD)等技术实现双轴织构生长,美国SuperPower、中国上海超导等企业相继实现千米级带材量产。2021年,上海建成全球首条35kV千米级超导电缆(REBCO带材),输电损耗仅为传统铜缆的8%,为城市中心电网升级提供了全新方案。进入进入21世纪,超导材料家族持续扩容。世纪,超导材料家族持续扩容。2001年发现的二硼化镁(MgB2,Tc=39K)填补了中温低场空白,其成本低、易加工的特性使其在15-25K制冷机温区迅速应用,美国HyperTech、中国西部超导等企业实现3km级线材生产,用于低场MRI和风电电机。2008年铁基超导体的问世则打开了高场应用新
41、维度,中国科学院电工所通过粉末装管法制备出百米级铁基线材(如BaKFeAs体系),在30T强磁场下仍保持120A/mm载流能力,为下一代核聚变堆(如CFEDR)和1GHz以上核磁共振谱仪奠定了材料基础。伴随制备技术革新,REBCO带材产能在2023年突破2000公里,成本从2015年的500美元/米降至80美元/米,推动韩国KEPCO建成23kV超导电网主干网,输电容量提升至传统线路的5倍。如今,超导技术正站在新突破的前夜。如今,超导技术正站在新突破的前夜。尽管室温超导探索(如高压下的C-S-H材料)尚未跨越应用门槛,但REBCO带材在磁悬浮(如上海600km/h试验线)、量子计算(如中国本源
42、量子芯片)等领域的应用已初现端倪。从液氦到液氮,从百米级试验到千米级商用,超导材料的发展始终以“提升温度阈值、降低系统成本”为主线,持续赋能能源、交通与尖端科技,等待下一次颠覆性突破的到来。识别风险,发现价值 请务必阅读末页的免责声明 1212/4545 Table_PageText 深度分析|专用设备 图图 6:超导材料临界温度的发展历史超导材料临界温度的发展历史 数据来源:下一代创新科技第五期,广发证券发展研究中心 表表 3:代际划分与技术迭代逻辑:代际划分与技术迭代逻辑 代际代际 代表材料代表材料 临界温度(临界温度(TC)核心技术核心技术 应用场景应用场景 第一代第一代 NbTi、Nb
43、3Sn 100K(理论)高压合成、拓扑结构设计 未来能源与量子计算 数据来源:超导成“材”之路实用化高温超导材料的制备及发展(常佳鑫等),强电用超导材料的发展现状与展望(张平祥等),高温超导材料研究进展(常豪然等),中国超导材料行业的崛起与未来展望(张黎明等),广发证券发展研究中心 识别风险,发现价值 请务必阅读末页的免责声明 1313/4545 Table_PageText 深度分析|专用设备 二、实用超导材料:江山代有“材”人出二、实用超导材料:江山代有“材”人出(一)主要超导材料分类(一)主要超导材料分类 根据超导材料科学与技术,NbTi线材强度高、延展性好、临界电流密度高且价格较低,在
44、核磁共振及超导加速器等领域应用广泛,其缺点为临界温度和上临界场较低,HC2在4.2K下约为11T;Nb3Sn超导体是典型的A15型化合物,其临界温度为18K左右,4.2K下的为25T,但是A15型化合物的JC对应变非常敏感。MgB2的TC为39K,晶体结构简单、成本低且较易制成长线,相比NbTi线材较小的温度裕度,MgB2的有效工作温区较宽,为4.225K,其在低场强核磁共振超导磁体领域具有重要的应用前景,但是目前的制备工艺还未成熟。第二代高温第二代高温REBCO(TC=92K)近年来在生产工艺和性能上都取得了重大突破,工)近年来在生产工艺和性能上都取得了重大突破,工业上可以制备出千米量级的带
45、材。业上可以制备出千米量级的带材。由于铜基氧化物超导体的临界温度高于77K,其最大市场是运行在液氨温区的电力应用。Bi-2223带材由于在液氨温区的不可逆场低,主要应用于高温超导电缆领域,而REBCO涂层导体因其具有高JC和潜在的低成本优势逐渐受到研究人员的关注,已成为高温超导应用领域的研究热点,包括高温超导限流器、高温超导储能、高温超导变压器等示范应用。Bi-2212线材因可制作成圆线,主要用于低温高场磁体的研究。表表 4:实用超导材料的基本性质参数及其线材制备的典型方法(:实用超导材料的基本性质参数及其线材制备的典型方法(REBCO 材料的临界电流密度具备明显优势)材料的临界电流密度具备明
46、显优势)材料材料 临界温度临界温度TC,max/K 上临界场上临界场HC2,4.2K/T 晶内临界电流密晶内临界电流密度度JC,4.2 K/(A/cm)相干长度相干长度ab/nm 各向异性各向异性 H 线材制备工艺线材制备工艺 线材形状线材形状 铌钛合金铌钛合金 Nb-Ti 9.5 11.5 410(5T)4 可忽略可忽略-圆线 铌三锡铌三锡 Nb Sn 18 25 10 3 可忽略可忽略 青铜法 圆线 内锡法 粉末装管法 二硼化镁二硼化镁 MgB 39 18 10 6.5 22.7 粉末装管法 圆线 中心镁扩散法 铜氧铜氧化物化物超导超导材料材料 REBCO 92 100 107 1.5 5
47、7 涂层导体技术涂层导体技术 带材带材 Bi-2223 110 100 10 1.5 5090 粉末装管法 带材 Bi-2212 85 100 10 2 90 粉末装管法 圆线、带材 铁基铁基超导超导材料材料 1111 IBS 55 100 10 1.82.3 45 粉末装管法 圆线、带材 122 IBS 38 80 10 1.52.4 1.52 粉末装管法 圆线、带材 11 IBS 16 40 10 1.2 1.11.9 粉末装管法 圆线、带材 数据来源:超导材料科学与技术,广发证券发展研究中心 识别风险,发现价值 请务必阅读末页的免责声明 1414/4545 Table_PageText
48、深度分析|专用设备 图图 7:超导材料的主要应用领域超导材料的主要应用领域 数据来源:超导材料:大规模应用的挑战与机遇(iScience 姚超,马衍伟),广发证券发展研究中心(二)超导的应用范围较广(二)超导的应用范围较广 基于上述几种典型实用超导材料的临界转变温度、临界磁场以及临界电流密度等不同的性能特性,可以看出,不同超导材料具有不同的应用定位。根据超导材料科学与技术:低温超导体由于临界温度低,主要用于低温中低场领域。低温超导体由于临界温度低,主要用于低温中低场领域。MgB2的T高达39K,可是其HC2较低,其应用定位为中温低场应用,如在1525K制冷机冷却运行、12T磁场强度的基于MgB
49、2医用MRI系统上具有较大优势。由于铜基高温超导体的TC超过90K,可以运行在液氮温区,从制冷条件与经济性方面考量,超导电力将是其最大的应用市场,发展前景广阔。铁基超导线材因为HC2极高,即使在20K时,HC2也高达70T,且线材机械性能非常好,带材各向异性小,因此在中低温高场领域具有独特的应用优势,如大于1GHz的核磁共振谱仪(NMR)、下一代高能物理加速器、未来核聚变体等,但是目前的工艺还未成熟。识别风险,发现价值 请务必阅读末页的免责声明 1515/4545 Table_PageText 深度分析|专用设备 图图 8:各类实用超导材料的应用范围各类实用超导材料的应用范围 数据来源:超导材
50、料科学与技术,广发证券发展研究中心 表表 5:低温高温超导材料对比:低温高温超导材料对比 性质 临界温度(TC)典型材料 制冷需求 制备技术 应用领域 产业化现状 优缺点 低温超导低温超导 TC 25T)聚变堆磁体 部分实现产业化(如 REBCO 涂层导体),但规模化制备仍面临挑战 优点:高临界温度、高临界磁场、节能潜力大 缺点:制备工艺复杂、成本高、晶界弱连接 数据来源:超导成“材”之路实用化高温超导材料的制备及发展(常佳鑫等),强电用超导材料的发展现状与展望(张平祥等),高温超导材料研究进展(常豪然等),中国超导材料行业的崛起与未来展望(张黎明等),广发证券发展研究中心(三)目前应用的主要
51、超导材料(三)目前应用的主要超导材料 1.铜氧化物超导材料铜氧化物超导材料 根据下一代创新科技(第五期),1986年超导研究迎来重大突破,德国物理学家贝德诺尔茨(Bednorz)和瑞士物理学家穆勒(Mller)另辟蹊径地在原本绝缘的氧化物体系BaLaCuO中发现了转变温度高于30K的超导体。随后,美国朱经武团队和中国赵忠贤团队独立发现了转变温度高于液氮(K)的铜氧化合物超导体BaYCuO,引发了铜基高温超导研究的热潮。更多的铜基高温超导材料陆续被发现,现在其转变温度已超过160K。在常压下,TC超越麦克米兰极限的超导体,被称为非常规超导体。识别风险,发现价值 请务必阅读末页的免责声明 1616
52、/4545 Table_PageText 深度分析|专用设备 铜氧化物超导材料的共同特点是具有层状结构,超导发生在其中的铜氧化物超导材料的共同特点是具有层状结构,超导发生在其中的CuO层层。CuO层两侧有La/Ba层、La/Sr层或BiSrCaCuO体系中的Bi/Sr层和Ca插层。铜氧化物的超导敏感地依赖于氧含量。随着氧含量的变化,载流子会被调控,出现除超导态之外的其他复杂电子相,如反铁磁、赝能隙、奇异金属、费米液体等。图图 9:铜氧化物超导体相图和结构铜氧化物超导体相图和结构 数据来源:下一代创新科技第五期,广发证券发展研究中心(1)Bi系超导材料系超导材料 Bi系铜氧化物超导体是一种准四方
53、晶系,由一系列类钙钛矿型结构单元ABO3和BiO双层组成。在晶体结构中,CuO2层为超导层,其他层为载流子库层。根据材料中CuO2层数的不同,Bi系超导材料分为Bi2201(CuO2的层数为1)、Bi2212(CuO2的层数为2)和Bi2223(CuO2的层数为3)等。Bi2212和Bi2223因其临界温度高、成材性能较好、载流能力好等优点得到了广泛的应用研究。(参照超导成“材”之路实用化高温超导材料的制备及发展(常佳鑫等)图图 10:Bi 系超导体的晶体结构示意图系超导体的晶体结构示意图 数据来源:超导成“材”之路实用化高温超导材料的制备及发展(常佳鑫等),广发证券发展研究中心 识别风险,发
54、现价值 请务必阅读末页的免责声明 1717/4545 Table_PageText 深度分析|专用设备 Bi2Sr2CaCu2O8+(简称(简称Bi2212)TC约约85K,HC2大于大于100T(4.2K),在低温高场),在低温高场条件下具有极高的载流性能。条件下具有极高的载流性能。在液氦温区45T的磁场条件下,临界电流密度仍然可以达到266A/mm2。同时,Bi2212是目前唯一可以被制备成各向同性圆线的铜氧化物高温超导材料,使其在应用过程中,可以依托低温超导材料开发绞缆或磁体绕制技术,且无需考虑横截面方向上的各向异性问题,极大地简化了导体和磁体设计过程。另外,Bi2212的圆线结构更容易
55、实现多芯化和电缆绞制,从而降低交流损耗,相比其他扁带结构的高温超导材料,更有利于制备管内电缆导体、卢瑟福电缆和螺线管线圈。因此,Bi2212被认为是低温高场下最具应用前景的高温超导材料之一。粉末装管法(粉末装管法(powder-in-tube,PIT)为目前的主流工艺(值得注意的是,除去)为目前的主流工艺(值得注意的是,除去REBCO材料外其他主流超导材料均采用此工艺)。材料外其他主流超导材料均采用此工艺)。Bi先制备具有高Bi-2212含量的前驱体粉末,再将其装入纯银管中,经过旋锻、拉拔加工成单芯线材,然后按照设计结构,使用纯银管或银合金管经过多次组装得到多芯线材,最后经过拉拔加工成一定尺寸
56、的具有各向同性圆形截面的线材。图图 11:Bi2212线材的制备工艺示意图线材的制备工艺示意图 图图 12:西北有色金属研究院生产的千米级:西北有色金属研究院生产的千米级Bi2212超导超导线材及截面线材及截面 数据来源:超导成“材”之路实用化高温超导材料的制备及发展(常佳鑫等),广发证券发展研究中心 数据来源:超导材料科学与技术,广发证券发展研究中心 参照超导成“材”之路实用化高温超导材料的制备及发展(常佳鑫等),目前已有多家公司和研究机构具备Bi2212线材的批量化制备能力,主要包括美国牛津仪器公司(BOST)、欧洲耐克森(Nexans)公司、日本昭和电线电缆株式会社和西北有色金属研究院等
57、。BOST研制的Bi2212线材的工程临界电流密度(Je)在液氦温区45T磁场下仍能保持266A/mm2,这表明Bi2212线材非常适合于超高磁场条件下的应用。西北有色金属研究院研制的线材在4.2K,14T磁场下的Je达到60A/mm2。Bi2Sr2Ca2Cu3O10(简称(简称Bi2223)高温超导材料是目前临界转变温度()高温超导材料是目前临界转变温度(Tc108110K)最高的实用化高温超导材料。)最高的实用化高温超导材料。Bi2223晶体结构为层状,超导电性具有强烈的各向异性,实际使用时以扁形带材为主。Bi2223带材采用粉末装管法经过旋锻、拉拔、轧制和热处理加工成带材,是首先实现批量
58、化制备的实用化高温超导材料。目前Bi2223带材已经成功应用于液氮下运行的发电机、传输电缆、分流电压器、故障电流限制器、电动机以及储能装置等设备中。特别是在德国埃森(Essen)市 识别风险,发现价值 请务必阅读末页的免责声明 1818/4545 Table_PageText 深度分析|专用设备 挂网运行的超导电缆,成功证实了该类材料在电网中长期稳定运行的能力。美国超导公司基于其对化学组分和工艺的精确控制以及后退火技术的开发,在国际上率先实现了在K自场条件下传输电流100A的突破,一度处于领跑地位。但2004年日本住友电气工业株式会社开发出可控高压热处理技术,将其带材的载流性能从100A左右,
59、迅速提升到250A以上。国内开展Bi2223带材的主要研究单位为北京英纳超导技术有限公司和西北有色金属研究院。目前,国内Bi2223带材的载流性能基本稳定在100A,与日本住友电气工业株式会社带材差距较大。(2)REBCO超导材料(主流二代高温超导材料)超导材料(主流二代高温超导材料)YBCO为主流的高温超导材料。为主流的高温超导材料。稀土钡铜氧化物(rare earthbarium copper oxide,REBCO,RE为稀土元素,YBCO即为钇(Y)基的REBCO材料)带材,即第二代高温超导带材经过30年的技术发展形成了一种典型的多层复合结构。二代带材拥有高超导转变温度、高载流能力、高
60、不可逆场以及廉价的生产原料等优势,是产生强磁场或应用在强磁场环境中的关键材料之一。以聚变磁体需求为牵引,美国政府高度重视超导带材的批量制造。2023年和2024年,美国能源部(Department of Energy,DOE)先后投入9000万美元用于本土化制造高性能超导带材,目标实现高性能、低成本、高效产出及原材料高利用率等。图图 13:YBCO 与与 Bi2223 高温超导带材临界电流密度高温超导带材临界电流密度 JC 随磁场随磁场 B 的变化的变化 数据来源:高温超导材料研究进展(常豪然等),广发证券发展研究中心 识别风险,发现价值 请务必阅读末页的免责声明 1919/4545 Tabl
61、e_PageText 深度分析|专用设备 图图 14:高温超导涂层导体的典型基本结构高温超导涂层导体的典型基本结构 数据来源:超导材料科学与技术,广发证券发展研究中心 YBCO的晶体结构较为复杂,因此需要多种缓冲层。的晶体结构较为复杂,因此需要多种缓冲层。由于YBCO的结构具有较强的各向异性,电流传输主要集中在ab面内,因此除了面内具有较小的品界角以外,品粒取向的方向也是很重要的。因为YBCO和金属基底存在着晶格不匹配,还存在着一定的化学反应因此,必须在YBCO和金属基底之间增加一系列缓冲层和阻隔层,以阻化学反应并改善品格匹配性。金属基带是涂层导体的载体,起到支撑保护、提供织构模板的作用;缓冲
62、层主要承担传递织构和化学阻隔两大任务;YBCO超导层是整个涂层导体的核心,其成膜质量的优劣直接影响涂层导体的性能。图图 15:REBCO 带材的结构及其发展史(带材的结构及其发展史(2020 年后逐步成熟)年后逐步成熟)数据来源:上海高温超导磁体相关技术发展现状与对策建议,广发证券发展研究中心 YBCO带材的加工工艺(基带),以带材的加工工艺(基带),以IBAD工艺为主工艺为主 YBCO涉及工艺种类较多。涉及工艺种类较多。基带的制备技术主要包括不依赖真空技术的RABiTS和以高真空技术为基础的IBAD技术以及倾斜基板沉积技术(ISD);缓冲层沉积制备技术大体可分为以真空技术为基础的物理沉积技术
63、(PVD)和非真空的化学溶液沉积技术(CSD)两大类,目前YBCO层的制备技术路线主要有几大类:金属有机物沉积(MOD)技术、金属有机物化学气相沉积(MOCVD)技术、电子束蒸发(EV)技术和脉冲激光沉积(PLD)技术。识别风险,发现价值 请务必阅读末页的免责声明 2020/4545 Table_PageText 深度分析|专用设备 图图 16:高性能低成本涂层导体的考虑要素高性能低成本涂层导体的考虑要素 数据来源:超导材料科学与技术,广发证券发展研究中心 IBAD为基带制作的主流技术。为基带制作的主流技术。通常要在柔性金属基底(通常为50100mm厚)上制备出具有立方织构的超导层,首先要获得
64、具有类似立方织构的基底,然后外延生长小于1m厚的多层缓冲层,最后外延沉积14m 厚的YBCO超导层。基带制作目前有IBAD、倾斜衬底沉积ISD、RABiTS技术。其中IBAD技术使用得相对更广泛。IBAD工艺为类半导体工艺。工艺为类半导体工艺。IBAD利用离子束轰击靶材,将靶材蒸发并沉积到无择优取向的金属基底上,同时利用辅助的离子束轰击薄膜,通过控制粒子束的入射角,使特定取向的晶粒生长而形成双轴织构的种子层,之后在其上生长缓冲层和超导层;IBAD系统为双离子源配置,其中一个离子源(射源)产生的离子束轰击靶材提供沉积原子,另一个离子源(辅助源)产生的离子束以特定角度轰击正在生长的薄膜。在离子束辅
65、助沉积中,沉积的薄膜厚度、离子束溅射能量以及离子束入射角度对薄膜的取向有很大的影响。图图 17:IBAD 技术示意图技术示意图 数据来源:超导材料科学与技术,广发证券发展研究中心 YBCO带材的加工工艺(缓冲层)带材的加工工艺(缓冲层),以物理沉积工艺为主,以物理沉积工艺为主 YBCO带材的缓冲层要和金属基带、带材的缓冲层要和金属基带、YBCO超导层匹配,且热稳定性、化学稳定性超导层匹配,且热稳定性、化学稳定性 识别风险,发现价值 请务必阅读末页的免责声明 2121/4545 Table_PageText 深度分析|专用设备 和抗氧化性好,能阻止元素的相互扩散。和抗氧化性好,能阻止元素的相互扩
66、散。国际上通用的缓冲层的结构包括5层:无定形的Al2O3和Y2O3作为形核层、IBAD-MgO层、高度自外延的MgO层、LaMnO3薄层。表表 6:常用缓冲层材料:常用缓冲层材料 缓冲层种类缓冲层种类 适用的缓冲层材料适用的缓冲层材料 种子层种子层 CeO2、Y2O3 、Re2O3 、La2Zr2O7、SrTiO3、LaNiO3、TiN、LaMnO3 等 阻挡层阻挡层 YSZ、Re2O3 、LaMnO3 等 帽子层帽子层 CeO2、Y2O3 、Re2O3、LaMnO3 等 数据来源:超导材料科学与技术,广发证券发展研究中心 缓冲层的制备工序一共有缓冲层的制备工序一共有6道。道。(1)基带抛光处
67、理;(2)IBAD-MgO很薄,在沉积MgO之前还需预先沉积一层Al2O3非晶薄膜作为阻挡层,其作用是防止超导层的氧元素和基带中的金属元素之间的互扩散;(3)IBAD-MgO难以在非晶Al2O3表面生长出高质量的双轴织构,因此YO非晶薄膜充当了IBAD-MgO的形核层材料,为IBAD-MgO提供良好的生长衬底;(4)IBAD-MgO作用是在非晶氧化物薄膜上生长出具备双轴织构的MgO薄膜,为YBCO超导层提供高质量的双轴织构衬底,是整个缓冲层最重要的组成部分;(5)由于IBAD-MgO厚度太薄,同质外延MgO薄膜可以充当IBAD-MgO的保护层,也延续和优化IBAD-MgO织构层的双轴织构;(6
68、)由于YBCO的晶格常数为a=3.82,而MgO的晶格常数为a=4.210A,与YBCO的晶格失配度较大,因此考虑在MgO薄膜表面异质外延一层与YBCO晶格失配度较小的织构层,该织构层可以使用SrTiO3、CeO2、LaMnO3等LaMnO(LMO)的化学结构更加稳定,工艺窗口较大,与YBCO薄膜的兼容性也更好一些,因此一般会选取LMO。(参照超导材料科学与技术)缓冲层的制备方法众多,主要分为物理气相沉积法(缓冲层的制备方法众多,主要分为物理气相沉积法(PVD)和化学溶液沉积法()和化学溶液沉积法(CSD)。)。物理气相沉积法制备的薄膜平整致密、孔洞较少、织构也好,采用物理法制备的缓冲层材料主
69、要包括:CeO2(Sputtering或PLD)、Y2O3(Sputtering或PLD)、MgO(IBAD)、YSZ(Sputtering或IBAD)、Gd2Zr2O7(IBAD)、La2Zr2O7(LZO)、SrTiO3(STO)、LaMnO3(LMO,Sputtering或PLD)等。图图 18:缓冲层示意图缓冲层示意图 数据来源:IEEE,SuperPower 公司在长长度、高质量、低成本离子束辅助沉积(IBAD)氧化镁缓冲带高通量加工方面的进展(熊旭明等),广发证券发展研究中心 识别风险,发现价值 请务必阅读末页的免责声明 2222/4545 Table_PageText 深度分析|
70、专用设备 YBCO带材的加工工艺(超导层),存在多种工艺带材的加工工艺(超导层),存在多种工艺 超导层为核心。超导层为核心。在第二代高温超导带材中,超导层是电流传输层,是整个涂层导体的核心,其性能的优劣直接影响涂层导体的实际应用,这就要求超导层要有尽可能高的临界电流密度。制备方法有很多种,包括物理气相沉积(如PLD、Sputtering等)、化学气相沉积(如激光CVD、MOCVD)、化学溶液法(如激光MOD、喷雾热解法)、反应共蒸发(reactive co-evaporation,RCE)法、液相外延(LPE)法等,如LPE法、喷雾热解法以及溅射法等被证明难以利用。表表 7:国内主要厂商的技术
71、路线、带材结构和超导载流性能:国内主要厂商的技术路线、带材结构和超导载流性能 公司公司 技术路线技术路线 基带基带 缓冲层缓冲层 长度长度/m IC/(A/cm-w)(77K,自场)自场)美国超导公司美国超导公司 RABiTS/MOD-Y123 Ni-W Y2O3/YSZ/CeO2 570 460 美国美国 SuperPower IBAD/MOCVD-Gd123 Hastelloy Al2O3/Y2O3/MgO/LaMnO3 1065 282 日本日本 SWCC IBAD/MOD-Y(Gd)123 Hastelloy Gd2Zr2O7/CeO2 500 300 日本日本 Fujikura IB
72、AD/PLD-Gd123 Hastelloy Al2O3/Y2O3/MgO/CeO2 1050 580 俄罗斯(日本)俄罗斯(日本)SuperOx IBAD/PLD-Gd123 Hastelloy Al2O3/Y2O3/MgO/LaMnO3/CeO2 1010 300 韩国韩国 SuNAM IBAD/RCE-Gd123 Hastelloy 或Stainlesssteel Al2O3/Y2O3/MgO/LaMnO3 1000 625 德国德国 THEVA ISD/RCE-Dy(Gd)123 Hastelloy MgO 100 550 德国布鲁克德国布鲁克 ABAD/PLD-Y123 Stainl
73、esssteel YSZ/CeO2 550 100 上海上创超导上海上创超导 IBAD/MOD-RE123 Hastelloy 或stainlesssteel Al2O3/Y2O3/MgO/LaMnO3 5001000 300 上海超导上海超导 IBAD/PLD-Y123 Hastelloy Al2O3/Y2O3/MgO/CeO 1000 300 苏州新材料研究所苏州新材料研究所 IBAD/MOCVD-RE123 Hastelloy Al2O3/Y2O3/MgO/LaMnO3 1000 300 数据来源:超导材料科学与技术,广发证券发展研究中心 YBCO 超导层的工业化制备方法主要有超导层的工
74、业化制备方法主要有:PLD法、法、MOCVD法、法、RCE法、法、MOD法。法。PLD法法的优势在于工艺简单重复性好,所制备的薄膜质量高,且容易实现薄膜掺杂,利于提高超导薄膜的磁通钉扎能力,其缺点在于设备价格昂贵,靶材成本高,薄膜生长速率慢;MOCVD作为原位的化学气相沉积,其优势在于设备要求较低,适合大面积均匀制备超导薄膜,且薄膜沉积速率快,易于大规模生产,其缺点在于金属有机源价格昂贵、利用率低,薄膜生长温度高;RCE技术技术属于先位生长技术,优势在于使用金属单质作为蒸发源,成本低,成材效率高、沉积面积大,薄膜材料密度高,其缺点在于原料利用率低,设备要求相对较高,成相控制难,磁通钉扎弱;MO
75、D法法的优势在于设备要求低,原料利用率高(近100%),原料成本很低:其缺点在于技术难度大,薄膜表面粗糙度较大、孔洞及二次相等缺陷多。识别风险,发现价值 请务必阅读末页的免责声明 2323/4545 Table_PageText 深度分析|专用设备 表表 8:典型:典型 REBCO 超导层外延生长的薄膜制备方法超导层外延生长的薄膜制备方法 化学法化学法 物理法物理法 金属有机化学气相沉积(金属有机化学气相沉积(MOCVD)金属有机沉积(金属有机沉积(MOD)脉冲激光沉积(脉冲激光沉积(PLD)电子束共蒸发(电子束共蒸发(RCE)特点特点 原位生长 异位生长 原位生长 异位生长 优点优点 沉积面
76、积大、薄膜密度高、设备成本低、计量容易控制 靶材简单、薄膜密度高 成材效率高、沉积面积大、缺点缺点 生产速率快 原料 100%利用 工艺较简单 材料密度高 数据来源:常佳鑫等超导成“材”之路实用化高温超导材料的制备及发展,广发证券发展研究中心 PLD为制备高温超导薄膜最成功的方法之一。为制备高温超导薄膜最成功的方法之一。PLD能将复杂化合物靶体的化学计量配比完全复制到沉积的薄膜中,使制膜的可靠性和重复性大大提高;样品的基底温度适中(一般为700800),且薄膜可在氧气中进行原位外延生长,质量很好。PLD镀膜过程主要分三个阶段;第一阶段是准分子脉冲激光器产生的高功率脉冲激光束聚焦并作用于靶材表面
77、,使靶材表面产生高温熔蚀,进而产生高温高压等离子体;第二阶段,等离子体定向局域膨胀发射,形成等离子体羽辉;第三阶段,等离子体在基底上成核、长大形成薄膜。沉积过程中激光束的功率、脉冲的能量、频率、靶材的表面状况以及基带温度的均匀性和运动速度等都是决定YBCO薄膜质量的重要参数。缺点在于原子量级的沉积机制使薄膜生长速率较慢;需高真空系统,规模化制备时成本较高。采用PLD技术的包括日本Fujikura、Sumitomo、SuperOx、德国布鲁克以及我国的上海超导(精达股份参股)、甚磁超导。图图 19:PLD 法示意图法示意图 数据来源:超导材料科学与技术,广发证券发展研究中心 MOCVD法为近年成
78、长起来的技术。法为近年成长起来的技术。MOCVD法的原理是载流气体将气态金属有机物带至反应腔中与其他反应气体混合,然后导入高温加热的基板上,使其发生化学反应,进行气相外延生长形成金属化合物薄膜,主要流程是气体的迁移、气体的吸附、成膜、反应生成物的脱落等四个主要步骤。MOCVD法优势在于高制备效率、成分易控以及所生长薄膜质量高;劣势在于MOCVD的原材料为Y、Ba、Cu的有机化合物,其中Ba金属有机源价格昂贵,同时利用率也较低。采用MOCVD技术的包括SuperPower、东部超导(永鼎)。识别风险,发现价值 请务必阅读末页的免责声明 2424/4545 Table_PageText 深度分析|
79、专用设备 图图 20:MOCVD 法示意图法示意图 数据来源:半导体材料科学(罗基特),广发证券发展研究中心 我国还未有公司采用我国还未有公司采用RCE法。法。反应蒸发法(reactiveevaporation)是将活性气体导入真空室,在一定的反应气氛中蒸发金属或低价化合物,使之在沉积过程中发生化学反应而生成所需的高价化合物薄膜,RCE法是反应蒸发法的一种,可同时有多个蒸发源,原理是在真空室内利用几个独立的蒸发源同时向基底蒸发Y、Ba、Cu,然后在真空室通入反应气体,在样品表面形成YBCO薄膜。RCE法采用金属蒸发料,价格相对便宜,便于降低制备成本,可以通过调节蒸发速率来提高薄膜的沉积速率,因
80、而具有很高的薄膜生长效率。缺点在于整个热处理工艺涉及复杂的相变过程,控制难度较大。采用该技术的包括美国的采用该技术的包括美国的LANL和和STI、韩国、韩国SuNAM、德国、德国Theva等。等。图图21:RCE法沉积法沉积YBCO薄膜示意图薄膜示意图 图图22:SuNAM公司用于卷对卷公司用于卷对卷YBCO长带制备的长带制备的RCE系统系统 数据来源:IEEE,作为低成本涂层导体制造工艺的 YBCO 反应共蒸发技术(Vladimir Matias 等),超导材料科学与技术,广发证券发展研究中心 数据来源:超导材料科学与技术,广发证券发展研究中心 MOD法为化学溶液法。法为化学溶液法。MOD法
81、为化学溶液法的一种,特点是先采用溶液涂敷、后进行热处理的方法,无须真空设备,涂层快,适合规模化生产,属于涂层导体的低成本制备方法,而难点在于工艺的可靠性和稳定性。使用MOD方法制备YBCO超导薄膜的过程主要包含四个过程:前驱液的合成、前驱膜的涂敷、低温热分解过程、高温晶化过程等步骤。采用采用MOD技术的包括美国超导、我国的上创超导等。技术的包括美国超导、我国的上创超导等。识别风险,发现价值 请务必阅读末页的免责声明 2525/4545 Table_PageText 深度分析|专用设备 图图 23:MOD 工艺全流程示意图(美国超导)工艺全流程示意图(美国超导)数据来源:超导材料科学与技术,广发
82、证券发展研究中心 根据上海高温超导磁体相关技术发展现状与对策建议的总结,国外方面,主要的公司包括Faraday Factory Japan(日本,前身为俄罗斯的SuperOx)、Fujikura(日本)、SuperPower(美国,现为Furukawa全资子公司)等。国内方面,主要公司有4家,上海超导(精达参股18.2866%)、东部超导(永鼎股份子公司)、上创超导(采用MOD方案)、甚磁(采用PLD方案)等。表表 9:国内外主要:国内外主要高温超导高温超导公司情况公司情况 公司名称公司名称 国别国别 生产技术生产技术 Faraday Factory Japan 日本/美国 IBAD+PLD
83、Fujikura 日本 IBAD+PLD 上海超导科技股份有限公司上海超导科技股份有限公司 中国 IBAD+PLD SuperPower-Furukawa 全资子公司全资子公司 美国 IBAD+MOCVD Theva 德国 ISD+RCE SuNAM 韩国 IBAD+RCE 上海上创超导科技股份有限公司上海上创超导科技股份有限公司 中国 IBAD+MOD 东部超导科技(苏州)有限公司东部超导科技(苏州)有限公司 中国 IBAD+MOCVD High Temperature Superconductors 美国 IBAD+PLD MetOx Technologies 美国 IBAD+MOCVD
84、Sumitomo Electric Industries 日本 IBAD+MOD SWCC Showa 日本 IBAD+MOD 甚磁科技(上海)有限公司甚磁科技(上海)有限公司 中国 IBAD+PLD 数据来源:上海高温超导磁体相关技术发展现状与对策建议,广发证券发展研究中心 2.NbTi和和Nb3Sn(主流的低温超导材料)(主流的低温超导材料)NbTi和和Nb3Sn是目前主流的低温超导材料。是目前主流的低温超导材料。参照西部超导招股说明书,NbTi是二元合金,具有良好的加工塑性,很高的强度,制造成本低,临界磁场低,主要用于10T以下磁场;Nb3Sn是金属间化合物,属于脆性材料,制造成本高,但
85、是临界磁场高,主要用于10T以上的磁场。NbTi和Nb3Sn工作于液氦温区(4.2K),需依赖昂贵制冷系统。识别风险,发现价值 请务必阅读末页的免责声明 2626/4545 Table_PageText 深度分析|专用设备 图图24:NbTi超导线横截面超导线横截面 图图25:Nb3Sn超导线横截面超导线横截面 数据来源:西部超导招股说明书,广发证券发展研究中心 数据来源:西部超导招股说明书,广发证券发展研究中心 表表 10:NbTi 和 Nb3Sn 主要应用场景 应用领域应用领域 所用材料所用材料 MRI(磁共振成像仪)NbTi MCZ(单晶硅生长)NbTi NMR(磁学式分析仪)主要是 N
86、b3Sn,部分 NbTi ITER NbTi,Nb3Sn 加速器 NbTi 数据来源:西部超导招股说明书,广发证券发展研究中心 NbTi超导材料一般采用冷加工工艺。超导材料一般采用冷加工工艺。NbTi为单相型固溶体,其上临界磁场(Hc2)在4.2K约为12T。NbTi超导体一般采用熔炼方法加工成合金,再使用集束拉拔工艺将其加工成以铜为基体的多芯复合超导线,最后通过结合时效热处理的冷加工工艺,获得由单相合金转变为具有强钉扎中心的两相(+)合金的结构,其中析出相作为钉扎中心提高材料的临界电流密度。NbTi超导线材性价比高、性能稳定,使其成为目前液氦温区使用最广泛的低温超导材料,被广泛应用于核磁共振
87、成像仪(MRI)、核磁共振波谱仪(NMR)和大型粒子加速器的制造。在目前的实用化超导材料中,NbTi超导线材由于具有优异的中低磁场超导性能、良好的机械性能和加工性能,在实践中获得了大规模应用,因此具有非常大的市场份额,其用量占整个超导材料市场的90%以上。识别风险,发现价值 请务必阅读末页的免责声明 2727/4545 Table_PageText 深度分析|专用设备 图图 26:NbTi 超导线生产流程超导线生产流程 数据来源:西部超导招股说明书,广发证券发展研究中心 Nb3Sn超导线材的制备方法主要有内锡法和青铜法。超导线材的制备方法主要有内锡法和青铜法。Nb3Sn是一种典型的具有A15型
88、晶体结构的金属间化合物,具有较高的超导转变温度TC(18K),上临界磁场Hc2可以达到2T。Nb3Sn制备中,内锡法Nb3Sn超导线材临界电流密度更高,但是由于芯丝耦合严重,其交流损耗也随之增高;青铜法Nb3Sn超导线材临界电流密度适中,但是由于芯丝通常不耦合,其交流损耗较低。因此这两种线材拥有不同的应用领域。国际上Nb3Sn超导线材主要由德国Bruker公司、日本JASTEC公司和古河电气工业株式会社以及我国的西部超导公司进行研发并批量化生产。德国Bruker公司研发及生产的内锡法Nb3Sn超导线材是目前临界电流密度最高的商用超导线,其临界电流密度在4.2K,12T下最高达到3000A/mm
89、2。青铜法Nb3Sn导线的主要生产厂商为日本JASTEC公司和古河电气工业株式会社,其研制的先反应后绕制的青铜法Nb3Sn超导线材和高机械性能的增强型青铜法Nb3Sn超导线材,有效提高了超导磁体制造的便捷性、稳定性和安全性。识别风险,发现价值 请务必阅读末页的免责声明 2828/4545 Table_PageText 深度分析|专用设备 图图 27:Nb3Sn 超导线生产流程(青铜法)超导线生产流程(青铜法)数据来源:西部超导招股说明书,广发证券发展研究中心 图图 28:Nb3Sn 超导线生产流程(内锡法)超导线生产流程(内锡法)数据来源:西部超导招股说明书,广发证券发展研究中心 识别风险,发
90、现价值 请务必阅读末页的免责声明 2929/4545 Table_PageText 深度分析|专用设备 西部超导布局较为广泛。西部超导布局较为广泛。根据西部超导的招股说明书,西部超导布局了NbTi和Nb3Sn的材料,后续向磁体、超导设备等积极布局,不断扩充自己的产品系列。NbTi锭棒领域:全球仅有西部超导和美国ATI两家公司。超导线材领域:主要厂商包括西部超导、英国Oxford、德国Bruker、英国Luvata、日本JASTEC,其中英国Oxford、德国Bruker、英国Luvata三家公司是全球最主要的低温超导线材生产商,并且都能够采用“青铜法”和“内锡法”两种方法生产Nb3Sn线材,而
91、日本JASTEC主要采用“青铜法”生产Nb3Sn线材。超导磁体领域:国外主要厂商包括英国Oxford、德国Bruker、日本JASTEC,GE、Philips、Siemens也有自己的超导磁体工厂(不对外出售);国内主要厂家包括宁波健信、西部超导和潍坊新力,成都奥泰也有自己的超导磁体工厂(不对外出售)。超导设备领域:高端超导MRI市场基本上被GE、PHILIPS、SIEMENS三家国际巨头垄断,其主流产品是3.0T,SIEMENS已量产7T产品;国内主要厂家包括成都奥泰、苏州安科、东软医疗、上海联影,目前已实现1.5T和3T超导MRI的商业化生产。国外NMR厂商主要包括德国Bruker、日本J
92、EOL。(根据西部超导招股说明书)西部超导材料科技股份有限公司(简称西部超导)是目前国内唯一的NbTi超导线材商业化生产企业,通过对高均匀合金熔炼、多组元复合体塑性变形和磁通钉扎性能的控制研究,掌握了低温超导长线制备的核心技术并实现了产业化,顺利完成了我国承担国际热核聚变实验堆(ITER)计划项目超导线材供货任务。此外,根据强表表 11:国内外主要低温超导公司及其布局:国内外主要低温超导公司及其布局 公司名称公司名称 NbTi Nb3Sn 超导磁体超导磁体 超导设备超导设备 锭棒锭棒 线材线材 青铜法青铜法 内锡法内锡法 MRI NMR 国内国内 西部超导 宁波健信 潍坊新力 成都奥泰 苏州安
93、科 东软医疗 上海联影 鑫高益 美国 ATI 国外国外 英国 Oxford 德国 Bruker 英国 Luvata 日本 JASTEC 美国 GE 德国 Siemens 荷兰 Philips 日本 JEOL 美国 Varian 数据来源:西部超导招股说明书,广发证券发展研究中心 识别风险,发现价值 请务必阅读末页的免责声明 3030/4545 Table_PageText 深度分析|专用设备 电用超导材料的发展现状与展望(张平祥),西部超导也突破了MRI用高铜比NbTi线材制造关键技术,MRI用NbTi线材产能达到1000t/a,产品填补国内空白并占领国际市场。西部超导开发出具有自主知识产权的
94、万芯级难变形青铜法Nb3Sn线材和高临界电流密度、低损耗内锡法Nb3Sn线材导体设计、加工和热处理技术,根据西部超导招股说明书,目前制备的Nb3Sn超导线材综合性能和稳定性均达到国际领先水平。ITER装置的主体部分是一个用磁约束来实现受控核聚变的环形真空容器,目前ITER设计共有超导大型磁体48个,具体包括:18个纵场线圈(TF)、6个极向场线圈(PF)、6个中心螺管线圈组成的中心螺管(CS)和18个校正场线圈(CC),其中TF和PF采用Nb3Sn超导线,CS和CC采用NbTi超导线,将产生高达13T的磁场,超过地磁场的20万倍。根据西部超导招股说明书,我国承担69%的NbTi超导线和7%的N
95、b3Sn超导线生产任务,全部由西部超导提供。图图29:西部超导低温超导收入及利润率情况西部超导低温超导收入及利润率情况 图图30:西部超导低温超导出货量及价格情况:西部超导低温超导出货量及价格情况 数据来源:Wind,广发证券发展研究中心 数据来源:Wind,广发证券发展研究中心 3.MgB2 MgB2是2001年发现的超导转变温度为39K的金属间化合物超导体,具有相干长度大、晶界不存在弱连接、材料成本低、加工性能好等优点。尽管其临界温度较低,但是MgB2超导材料可以工作在制冷机温度范围内(1020K),因此可以摆脱复杂昂贵的液氦冷却系统。MgB2超导体可用于磁共振成像(MRI)系统、特殊电缆
96、、风力发电电机以及空间系统驱动电机等领域。意大利的艾森超导(ASGSuperconductors)公司采用先位法粉末装管工艺制备出123芯Cu/Ni基MgB2多芯线材,在20K,1.2T的临界电流密度(JC)可达1000A/mm2。美国的HyperTech公司采用连续粉末填装与成形工艺制备出单根长度大于3km的Monel/Cu/Nb基多芯MgB2线材,其Jc值在25K,1T达到2000A/mm2。日本的日立(Hitachi)公司和韩国的三东(SamDong)公司也已形成千米级MgB2线材的生产能力。西部超导材料科技股份有限公司和西北有色金属研究院能够制备千米量级长度19芯及3芯结构的MgB2长
97、线,其工程临界电流密度(Je)在20K,1T下达到250A/mm2。0%20%40%60%80%100%120%140%160%180%02004006008001,0001,2001,4002018 2019 2020 2021 2022 2023 2024超导产品(百万元)毛利额(百万元)YOY毛利率01020304050607005001,0001,5002,0002,5002018201920202021202220232024超导均价(万元/吨)超导产品销量(吨)超导产品销量(吨)超导均价(万元/吨)识别风险,发现价值 请务必阅读末页的免责声明 3131/4545 Table_Pag
98、eText 深度分析|专用设备 图图31:MgB2线材的粉末装管法加工工艺流程线材的粉末装管法加工工艺流程 图图32:中心镁扩散法制备:中心镁扩散法制备MgB2线材流程图线材流程图 数据来源:超导成“材”之路实用化高温超导材料的制备及发展(常佳鑫等),广发证券发展研究中心 数据来源:超导成“材”之路实用化高温超导材料的制备及发展(常佳鑫等),广发证券发展研究中心 4.铁基超导材料和有机超导体铁基超导材料和有机超导体 自2008年铁基超导体被发现以来,已相继发现了上百种铁基超导材料,这些超导体的晶体结构均为层状,都含有Fe和氮族(P,As)或硫族元素(S,Se,Te),Fe离子为上下两层正方点阵
99、排列方式,氮族或硫族离子层被夹在Fe离子层间。按照导电层以及为导电层提供载流子的载流子库层交叉堆叠方式和载流子库层的不同形成机制,主要分为1111体系(如SmOFeAsF,NdOFeAsF等)、122体系(如BaKFeAs,SrKFeAs等)、111体系(如LiFeAs)、11体系(如FeSe和FeSeTe)以及1144相等为代表的新型结构超导体等体系。铁基超导体具有上临界场极高(100250T)、各向异性较低(1H2,122体系)、本征磁通钉扎能力强等许多明显的优势。图图 33:典型铁基超导体的晶体结构示意图典型铁基超导体的晶体结构示意图 数据来源:超导成“材”之路实用化高温超导材料的制备及
100、发展(常佳鑫等),广发证券发展研究中心 自2008年以来,中国团队率先发现系列50K以上铁基高温超导体并创造55K的临界温度世界纪录。中国科学院电工研究所采用粉末装管法通过控制轧制织构和元素掺 识别风险,发现价值 请务必阅读末页的免责声明 3232/4545 Table_PageText 深度分析|专用设备 杂,在2013年制备出临界电流密度达到10A/mm2(4.2K,10T)的铁基超导线材,证明了铁基超导材料在强电应用上的巨大潜力。经过工艺优化后,2018年他们将百米长线的临界电流密度提高至300A/mm2(4.2K,10T),目前已经开始超导磁体制备研究。图图34:粉末装管法制备铁基超导
101、线带材的工艺示意图粉末装管法制备铁基超导线带材的工艺示意图 图图35:中国科学院电工研究所制备的世界首根百米级:中国科学院电工研究所制备的世界首根百米级铁基超导长线铁基超导长线 数据来源:超导成“材”之路实用化高温超导材料的制备及发展(常佳鑫等),广发证券发展研究中心 数据来源:超导成“材”之路实用化高温超导材料的制备及发展(常佳鑫等),广发证券发展研究中心 1964年,Little理论预测有机物中存在着超导电性,且其TC理论上可达到室温,提出了假想模型。1980年,Jerome等发现了第一个有机体系的超导材料四甲基四硒富瓦烯(TMTSF)PF6),TC为0.9K。1988年底,Urayama
102、等2发现了Tc高于10K的有机超导体(BEDTTTF)2Cu(SCN)2。1989年,Ishigoro和Anzai整理了当时有机超导体的发展状况,于论文中累计列出31个有机超导体,而在其论文发表之后不到两年时间中又发现了9个新的有机超导体,TC提高到了12.5K。1991年,Ebbesen等通过碱金属掺杂C60单晶的方式,得到了一系列TC较高的超导材料,其中Cs3C60TC达到了40K。2001年,Schon等发现了用CHCl3和CHBr3插层拓展C60单晶,得到的C60单晶具有多孔表面,TC达到了11K。有机物超导材料的优点在于其密度低、重量也相对轻,其中典型的是具有三维结构的C60类超导材
103、料,其实用潜力相当大。目前的主要问题包括制备困难,易氧化变质,不易保存等,其主要工作依旧处在实验阶段。目前,科学家们仍致力于探寻高TC且实用能力强的有机超导材料。识别风险,发现价值 请务必阅读末页的免责声明 3333/4545 Table_PageText 深度分析|专用设备 三、超导应用:有望重塑多个行业,前景可期三、超导应用:有望重塑多个行业,前景可期(一)超导电缆(一)超导电缆 2004年,云南省昆明市、甘肃省白银市分别建设了1条室温绝缘超导电缆示范线路。2012年,河南中孚实业股份有限公司应用了电解铝用直流高温超导电缆。2013年,宝山钢铁股份有限公司建设了国内首条冷绝缘高温超导电缆示
104、范线路。2021年,我国建设了两条高温超导电缆工程:广东省深圳市挂网的10kV、43MVA 三相同轴高温超导电缆工程,用于深圳平安大厦供电;上海市挂网的35kV、133MWA三芯高温超导电缆工程,为徐汇区约4.9万户居民供电。表表 12:全球主要高温超导电缆示范工程项目:全球主要高温超导电缆示范工程项目 国家国家 时间时间/年年 电缆制造企业电缆制造企业 项目选址项目选址 关键参数关键参数 美国美国 2006 住友电气工业株式会社 奥尔巴尼 三芯统包,350m、34.5kV、0.8kA 美国美国 2006 Ultera 公司 哥伦布 三相同轴,200m、13kV、3kA 美国美国 2008 耐
105、克森公司 长岛 单芯,600m、138kV、3kA 韩国韩国 2011 LS 电缆有限公司 利川 三芯统包,410m、22.9kV、1.26kA 日本日本 2012 住友电气工业株式会社 横滨 三芯统包,240m、66kV、2kA 俄罗斯俄罗斯 2012 俄罗斯电缆研究所 莫斯科 单芯结构,200m、20kV、1.5kA 韩国韩国 2014 LS 电缆有限公司 济州岛 直流,单芯结构,500m、80kV、3.125kA 德国德国 2014 耐克森公司 埃森 三相同轴,1km、10kV、4kA 韩国韩国 2019 LS 电缆有限公司 Shigal 三芯统包,1km、22.9kV、1.26kA 美
106、国美国 2021 耐克森公司 芝加哥 三相同轴,200m、12kV、3kA 数据来源:高温超导电缆应用场景与产业发展,广发证券发展研究中心 2021年,上海市建成了世界上首条运行于大型城市中心电网、长度为千米级的高温超导电缆工程,供电范围覆盖大型医院、天文台、金融机构、地铁等重要用户以及众多的居民区。该工程设计了进线备自投装置,一旦高温超导电缆退出运行,即切换至热备用电缆为系统供电;配备了3套相互备用的制冷机,构建了基于专家诊断、5G的智能监控系统,无人值守的智能运行控制系统,实现了实时故障识别、远程报警、备份投切等功能,切实增强了工程运行的稳定性和安全性。该工程连续稳定运行超过950d,经历
107、了严寒和酷暑的考验,最大负载电流达2160A,充分验证了高温超导电缆在提升电网输电能力方面发挥的关键作用。该工程节约了70%的地下管廊空间,解决了城市电网升级难题,被视为近十年电网核心技术突破的标志性成就(目前在输电领域,高温超导的优势在于节省空间,适用于城市密集区域,长距离输电仍需要进一步降本)。识别风险,发现价值 请务必阅读末页的免责声明 3434/4545 Table_PageText 深度分析|专用设备 图图 36:上海市某高温超导电缆工程液氮制冷系统上海市某高温超导电缆工程液氮制冷系统 数据来源:超导成“材”之路实用化高温超导材料的制备及发展,广发证券发展研究中心(二)超导磁悬浮(二
108、)超导磁悬浮 高温超导磁悬浮列车。高温超导磁悬浮列车。2000年12月31日,西南交通大学王家素和王素玉团队研制出世界首辆载人高温超导磁悬浮车“世纪号”并授权发明专利。高温超导磁悬浮列车为钉扎磁悬浮(Superconducting Pinning Levitation,SPL),是利用非理想第 2 类高温超导磁体的“磁通钉扎”效应和抗磁性在梯度磁场中产生的自悬浮自稳定现象来实现悬浮导向一体化的交通工具。其悬浮原理为,当高温超导体置于永磁体上方且处于超导态时,其表面因存在磁场梯度而产生感应电流,由于高温超导体(-196 时)为零电阻,故感应电流会持续存在,由楞次定律可知,感应电流产生的 磁场与引
109、起感应电流的磁场方向相反,宏观上则表现为高温超导体与永磁体之间的悬浮力。图图 37:高温超导磁悬浮列车原理高温超导磁悬浮列车原理 数据来源:高速磁悬浮列车技术综述(熊嘉阳),广发证券发展研究中心 2013年,美国的埃隆马斯克(Elon Musk)提出低真空Hyperloop“超级高铁”概念。其最初设想为:列车由宽1.35m、高1.1m的数个铝制胶囊组成,全长1520m,定员 识别风险,发现价值 请务必阅读末页的免责声明 3535/4545 Table_PageText 深度分析|专用设备 28人,乘客由列车两侧的垂直折叠车门进入胶囊入座(半躺位)。Musk 设计的 Hyperloop“超级高铁
110、”由胶囊、真空管道、推进系统和储能部件4部分组成,采用磁悬浮+直线电机驱动+真空管道技术,管道内压力为地表压力的1/1000。图图 38:Hyperloop 胶囊列车胶囊列车 数据来源:高速磁悬浮列车技术综述(熊嘉阳),广发证券发展研究中心 识别风险,发现价值 请务必阅读末页的免责声明 3636/4545 Table_PageText 深度分析|专用设备 四、重点公司四、重点公司(一)上海超导:第二代高温超导带材独角兽(一)上海超导:第二代高温超导带材独角兽 上海超导是一家专注于高温超导材料的研发、生产和销售的高新技术企业。上海超导是一家专注于高温超导材料的研发、生产和销售的高新技术企业。公司
111、核心业务涵盖高温超导带材及相关技术服务,产品广泛应用于可控核聚变、超导电力、高场磁体等前沿科技领域。根据公司官网,上海超导目前已成长为全球第二代高温超导材料的核心供应商之一、年产量及销量均超过千公里。公司第二代高温超导带材整体达到国际同类产品的先进水平,其中低温强场特性、超导低阻接头、光纤内嵌超导带材及监测技术达到了国际领先水平。图图 39:上海超导主营产品为第二代高温超导带材,关键技术国际领先上海超导主营产品为第二代高温超导带材,关键技术国际领先 数据来源:上海超导官网,广发证券发展研究中心 上海超导已拥有稳定多元化的优质客户群,上海超导已拥有稳定多元化的优质客户群,为全球180多家单位提供
112、产品与服务。根据公司官网,目前公司已与南方电网、国家电网、中科院等离子体所、中科院电工所、美国MIT、德国KIT、美国CFS公司、英国TE公司、新西兰RRI研究所、能量奇点、联创超导等国内外企业及科研机构建立了紧密的合作关系。公司是国内高温超导带材龙头,深度参与海内外核聚变各重大项目。公司是国内高温超导带材龙头,深度参与海内外核聚变各重大项目。根据公司官网,公司在国内第二代高温超导带材市场占有率80%以上,是多项“全球首个”超导应用项目的核心供应商及独家供货商,深度参与的项目包括美国CFS公司大口径20T强磁场磁体、国内首条10千伏三相同轴高温交流超导电缆、国内首条35千伏公里级高温超导电缆、
113、国际首台MW级超导感应加热装置、电动磁悬浮列车、32.35T全超 识别风险,发现价值 请务必阅读末页的免责声明 3737/4545 Table_PageText 深度分析|专用设备 导磁体、26.8T全REBCO高温超导磁体、能量奇点洪荒-70等,获得了国内外客户的高度认可。表表 13:上海超导重大发展历程上海超导重大发展历程 时间时间 重大发展事件重大发展事件 2011 年年 公司成立 2013 年年 攻克二代高温超导带材大规模产业化中的生产设备与工艺,自主建成国内首条公里级二代高温超导带材生产线 2015 年年 中标中国科学院电工研究所超导磁体用 YBCO 超导带材采购项目,是上海超导在国
114、内的首个中标项目 2016 年年 先后获得德国 KIT、瑞士 PSI、英国 Tokamak Energy 等单位的采购合同,应用方向涵盖大电流导体、超导磁体、测试等领域,开始探索国际市场;作为国内唯一一家参展的二代高温超导带材供应商,出席超导界规模最大、规格最高的 ASC(Applied Superconductivity Conference)大会 2017 年年 中标北京交通大学 220kV 交流电阻型超导限流器研制项目,并于同年完成供货;再获英国 Tokamak Energy 订单,正式开始向国际核聚变应用批量供货 2019 年年 获得上海电缆所大型采购订单、并于 2020 年完成供货;
115、中标广东电网160kV 超导直流电阻型限流器的研制项目,是上海超导在国内的首个千万级别订单;分别与英国 Tokamak Energy、美国 CFS 公司签订大型采购订单,先后于 2019 年、2020 年完成供货,均用于可控核聚变强场磁体的研制;向中科院电工所团队提供高温超导带材,用于 32.35T 全超导磁体的端部线饼 2020 年年 高温超导带材产量、性能均实现新突破,产能提升至宽带产能提升至宽带 400km;获得英国剑桥大学超导磁体订单,是上海超导在国际市场获得的首个磁体订单;开始向联创超导批量供应超导带材,用于国际上首台兆瓦级高温超导感应加装置,该装置于 2023 年成功投运;中标上海
116、交通大学第二代高温超导带材采购项目,用于国内首套高温超导电动悬浮全要素试验系统;获得中天集团大型采购订单、并于 2021 年完成供货,用于南方电网 10 千伏三相同轴高温交流超导电缆示范工程,该项目于 2021 年成功投运;2021 年年 中标法国 Lorraine 大学电动飞机超导线圈的采购项目 2022 年年 获得能量奇点大型采购订单、并于 2023 年完成供货,用于全超导托卡马克装置洪荒 70;获得中科院等离子体所采购订单、并于 2022 年完成供货,用于 24.1T 全 REBCO 高温超导磁体 2023 年年 康桥一期厂房投入使用;开启全面扩产计划,全方位提升产能和带材交付能力;再次
117、获得能量奇点大型采购订单、并于 2024 年完成供货,用于大孔径强磁场经天磁体,该磁体于 2025 年完成首轮通流实验,磁场强度达到 21.7T 中标南方电网高性能 YBCO 高温超导材料采购项目,用于 10MJ 高温超导储能系统 2024 年年 2024 年底一期扩产项目顺利完成,产能达年底一期扩产项目顺利完成,产能达 2000km/年年;为联创超导批量供应超导带材、于 2024 年完成供货,用于高温超导磁控硅单晶生长装置 2025 年年 二期扩产项目顺利推进中,计划 2025 年 9 月完成,建成后产能将达建成后产能将达 4000km/年年;三期扩产项目已完成备案,建成后上海超导总产能将达
118、 20000km/年年 数据来源:上海超导公司官网,广发证券发展研究中心 高温超导高温超导产能供不应求,公司已经开展新一轮扩产。产能供不应求,公司已经开展新一轮扩产。现阶段,在全球基于高温超导磁体的紧凑型核聚变研发加速的背景下,公司高温超导产品供不应求。根据公司官网,上海超导的第一轮扩产始于2022底年、已于2024年第3季度成功运行,目前产能已位居全球前列(2000km/年);在第一轮扩产成功的基础上,公司已开启第二轮扩产,目标实现年产4000km/年,预计在25年9月建成;后续公司备案的三期扩产项目目标将公司年产能提高至20000km/年,已实现稳定批量提供高端产品、承担各战略研发项目的材
119、料支撑。识别风险,发现价值 请务必阅读末页的免责声明 3838/4545 Table_PageText 深度分析|专用设备 公司已启动公司已启动IPO辅导程序,精达股份为公司第一大股东。辅导程序,精达股份为公司第一大股东。根据公司官网,2021年公司完成股权重组,形成以上市公司、管理团队、国有资本及主流投资机构为股东主体的新的股权结构。根据辅导备案报告,铜陵精达特种电磁线股份有限公司(即精达股份)持有上海超导18.29%股份,为第一大股东。(二)永鼎股份:子公司东部超导积极布局二代高温超导带材(二)永鼎股份:子公司东部超导积极布局二代高温超导带材 深耕光通信产业,积极扩展电力传输、超导带材新业
120、务。深耕光通信产业,积极扩展电力传输、超导带材新业务。根据公司官网,永鼎股份创建于1994年,是中国光缆行业首家民营上市公司。历经20多年的发展,永鼎股份已从最初的单一通信线缆制造,发展成为如今涵盖光纤光缆、电线电缆、特种光电缆、光器件、通信器件及设备、通信大数据及工程服务、系统集成方案提供等通信全产业链覆盖的业界领先企业之一。同时,公司积极拓展海内外客户,致力于海外工程、汽车产业、超导产业的创新发展,已形成了以通信科技产业为核心,四大产业齐头并进的产业格局。子公司东部超导主营产品是第二代高温超导带材及超导应用产品。子公司东部超导主营产品是第二代高温超导带材及超导应用产品。根据公司24年年报,
121、公司在第二代高温超导带材上采用了国内独有的IBAD+MOCVD技术路线,研发出多种稀土替代和掺杂技术,所制备的超导材料磁通钉扎性能优异,在带材长度以及低温强磁场下性能方面达到了国内外领先水平。24年公司持续扩充产能,优化产线,升级技术,目前产品主要应用于超导感应加热、超导磁拉单晶、可控核聚变磁体、超导电力装备等领域,保持与中科院、江西联创光电、能量奇点、新奥能源、星环聚能、核工业西南物理研究院等客户密切合作关系。图图 40:永鼎股份产品布局永鼎股份产品布局 数据来源:永鼎股份 2024 年年报,广发证券发展研究中心 收入收入规模维稳,毛利率有所下滑规模维稳,毛利率有所下滑。2024年实现营收4
122、1.11亿元,同比下降5.4%;实现归母净利润0.61亿元,同比增长42%。2025年一季度单季度公司实现营收8.78亿元,同比增长7.5%;实现归母净利润2.90亿元,同比增长960.6%,主要系本期对联营企业东昌投资权益法确认的投资收益29231万元。利润率方面,公司整体毛利率有所下滑,主要受收入结构和下游行业需求波动影响,2025年一季度整体毛利率为14.65%。识别风险,发现价值 请务必阅读末页的免责声明 3939/4545 Table_PageText 深度分析|专用设备 图图41:永鼎股份营收、归母净利润情况(亿元)永鼎股份营收、归母净利润情况(亿元)图图42:永鼎股份整体毛利率、
123、净利率水平:永鼎股份整体毛利率、净利率水平 数据来源:Wind,广发证券发展研究中心 数据来源:Wind,广发证券发展研究中心 公司超导产品公司超导产品处于处于起步期起步期,未来空间广阔,未来空间广阔。超导材料方面,公司24年实现营收5.86亿元,毛利率10.60%。由于公司的超导产品正处于起步期,后续随产能释放带来的规模效应与下游需求扩张,有望实现持续的业绩增长和盈利能力分析改善,为公司贡献新增长极。图图 43:公司超导产品收入及增速(亿元)公司超导产品收入及增速(亿元)数据来源:Wind,广发证券发展研究中心(三)联创光电:积极推进“激光(三)联创光电:积极推进“激光+高温超导”转型高温超
124、导”转型 传统光电器件领军企业,积极布局“激光传统光电器件领军企业,积极布局“激光+高温超导”前沿产业。高温超导”前沿产业。江西联创光电科技股份有限公司成立于1999年,由江西省电子工业局整合旗下部分优质资产成立。根据公司官网,公司始终坚持以科技创新推动产业升级,持续构建“以智能控制产业为基础,重点突出激光和高温超导两大产业”的产业布局,激光、超导等高科技壁垒产业逐步进入商业化落地阶段。目前公司产品布局包括大功率激光器件及装备、高温超导磁体及应用、智能控制部件、背光源及应用、电线电缆等产业板块。2019年投资成立子公司联创超导,参与高温超导产业。年投资成立子公司联创超导,参与高温超导产业。根据
125、联创超导官网,联创超导目前主要产品包括:1.单(多)工位超导感应加热装备:单(多)工位超导感应加热装备:应用于铝、镁、钛等合金热加工,军工和航空航天产品热处理,金属熔炼、深度加工和高端金属综合回收-200%0%200%400%600%800%1000%1200%0510152025303540455020212022202320242025Q1营业收入(亿元)归母净利润(亿元)营收YoY净利YoY0%5%10%15%20%25%30%35%20212022202320242025Q1毛利率净利率0%2%4%6%8%10%12%14%16%18%0123456720232024超导及铜导体收入(
126、亿元)超导及铜导体毛利率 识别风险,发现价值 请务必阅读末页的免责声明 4040/4545 Table_PageText 深度分析|专用设备 利用等;2.高温超导磁控硅单晶生长炉:高温超导磁控硅单晶生长炉:提供面向磁控直拉法生长硅单晶的高温超导磁体系统,面向半导体和光伏太阳能应用的高温超导磁控硅单晶生长炉;3.紧凑紧凑型核聚变用高温超导磁体系统:型核聚变用高温超导磁体系统:提供面向未来终极能源超导可控核聚变装置应用的高温超导磁体系统和关键部件;4.超导资源综合回收利用装备:超导资源综合回收利用装备:提供应用于矿产资源综合回收利用的超导强场磁选装备、重金属污水处理的超导磁分离设备等产品。图图 4
127、4:联创光电产品布局联创光电产品布局 数据来源:联创光电公司官网,联创超导公司官网,广发证券发展研究中心 战略调整效果初现,盈利能力逐步改善。战略调整效果初现,盈利能力逐步改善。公司2020年提出“进而有为,退而有序”战略以来,逐步剥离增收不增利的传统产业板块,聚焦激光+高温超导等高端领域。2021-2024年,公司营收规模有所下滑,从35.86亿元下滑至31.04亿元;然而,公司的整体盈利水平得到了改善,毛利率从21年的14.7%提高至18.84%,带动净利润水平逐步改善。2025年第一季度,公司实现归母净利润1.16亿元,同比+10.57%。图图45:联创光电营收、归母净利润情况(亿元)联
128、创光电营收、归母净利润情况(亿元)图图46:联创光电整体毛利率、净利率水平:联创光电整体毛利率、净利率水平 数据来源:Wind,广发证券发展研究中心 数据来源:Wind,广发证券发展研究中心-40%-30%-20%-10%0%10%20%30%051015202530354020212022202320242025Q1营业收入(亿元)归母净利润(亿元)营收YoY净利YoY0%2%4%6%8%10%12%14%16%18%20%20212022202320242025Q1毛利率净利率 识别风险,发现价值 请务必阅读末页的免责声明 4141/4545 Table_PageText 深度分析|专用设
129、备 (四)西部超导:低温超导材料龙头(四)西部超导:低温超导材料龙头 公司是公司是超导产品、高端钛合金材料和高性能高温合金材料超导产品、高端钛合金材料和高性能高温合金材料龙头企业。龙头企业。根据公司24年年报,公司主要产品有三类:1.超导产品:超导产品:包括NbTi锭棒、NbTi超导线材、Nb3Sn超导线材、MgB2线材和超导磁体等;2.高端钛合金材料高端钛合金材料:包括棒材、丝材等;3.高高性能高温合金材料性能高温合金材料:包括变形高温合金和高温合金母合金等。公司产品以“国际先进、国内空白、解决急需”为定位,始终服务国家战略,保障我国能源、医疗、交通、信息、新型战机、大飞机、直升机、航空发动
130、机、舰船等领域发展急需。超导材料领域,公司是目前国际上唯一的超导材料领域,公司是目前国际上唯一的NbTi铸锭、棒材、超导线材生产及超导磁铸锭、棒材、超导线材生产及超导磁体制造全流程企业。体制造全流程企业。低温超导材料方面,根据公司24年年报,公司已经在掌握了低温超导线材导体设计、高均匀合金熔炼、大变形塑性加工、磁通钉扎调控、热处理等全套核心技术。公司已成功取得GE、SIEMENS、飞利浦、上海联影、宁波健信、上海辰光等国内外主要MRI设备生产商的NbTi超导线材批量供货订单,是世界上能够批量生产并销售超导用NbTi锭棒的两家公司之一,代表我国完成了ITER项目的超导线材交付任务,实现了MRI超
131、导线材的批量生产。高温超导材料方面,公司侧重MgB2和Bi-2223的研发和产业化,目前已掌握其核心制备技术,未来将突破并引领在智能电网中输电电缆、无液氦磁体装备等领域的运用,并已经开始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。图图 47:西部超导主营产品西部超导主营产品 数据来源:西部超导官网,广发证券发展研究中心 收入水平整体稳健,盈利能力有所波动。收入水平整体稳健,盈利能力有所波动。2024年公司分别实现营收和归母净利润46.12亿元和8.01亿元,同比+10.91%和6.44%。25年第一季度公司实现营收和归母净利润10.74亿元和1.7亿元,同比+35.3
132、1%和53.85%,整体营收规模稳步上升。利润率方面,公司整体毛利率受原材料价格和下游需求影响略有波动,2025年第一季度整体毛利率35.29%,相较23/24年有所回升。识别风险,发现价值 请务必阅读末页的免责声明 4242/4545 Table_PageText 深度分析|专用设备 图图48:西部超导营收、归母净利润情况(亿元)西部超导营收、归母净利润情况(亿元)图图49:西部超导西部超导整体毛利率、净利率水平整体毛利率、净利率水平 数据来源:Wind,广发证券发展研究中心 数据来源:Wind,广发证券发展研究中心 超导产品市场潜力逐步释放。超导产品市场潜力逐步释放。随着公司超导产品需求持
133、续放量,公司超导线材收入规模实现了快速增长,从2020年的1.95亿元快速扩大至2024年的13.04亿元,CAGR达到60.8%。与此同时,随着核聚变等高端领域使用量提升,超导产品毛利率快速提升,2024年公司超导产品毛利率为30.22%,维持在较高水平。图图50:公司超导线材收入规模(亿元)公司超导线材收入规模(亿元)图图51:公司超导线材毛利率水平:公司超导线材毛利率水平 数据来源:Wind,广发证券发展研究中心 数据来源:Wind,广发证券发展研究中心 -40%-20%0%20%40%60%80%100%120%0510152025303540455020212022202320242
134、025Q1营业收入(亿元)归母净利润(亿元)营收YoY净利YoY0%5%10%15%20%25%30%35%40%45%20212022202320242025Q1毛利率净利率0%20%40%60%80%100%120%140%160%180%0246810121420202021202220232024超导线材收入(亿元)YoY0%5%10%15%20%25%30%35%40%20202021202220232024超导线材毛利率 识别风险,发现价值 请务必阅读末页的免责声明 4343/4545 Table_PageText 深度分析|专用设备 五五、风险提示、风险提示(一)超导技术路线迭代
135、(一)超导技术路线迭代 超导材料经历过长时间的发展,已经诞生了多种具备实用价值的材料,但是多种材料之间在一定应用领域内会有重合和竞争关系,因此新的超导材料产生会对就有超导材料。(二)超导应用领域拓展不及预期(二)超导应用领域拓展不及预期 超导由于成本较高,目前只在一些特殊应用场景才会使用,但是由于超导材料具备相当优势,因此未来应用场景想象力较大,如果超导材料产业化不及预期,可能会导致超导的应用领域拓展不及预期。(三)核聚变发展不及预期(三)核聚变发展不及预期 目前超导尤其是高温超导的主要应用场景主要是用于核聚变场景,同时,如同前文所述,超导客观上也加速了行业的发展,但是核聚变目前仍然较多挑战,
136、商业化的时间仍然有一定不确定性,可能会对超导材料的需求产生不利影响。(四)供应链受制约的风险(四)供应链受制约的风险 某些超导材料的某些原材料、设备的某些部件仍然需要进口,如果国际环境发生变化,可能会对行业的供应链产生一定负面影响。识别风险,发现价值 请务必阅读末页的免责声明 4444/4545 Table_PageText 深度分析|专用设备 广发机械行业研究小组广发机械行业研究小组 代 川:首席分析师,中山大学数量经济学硕士,2015 年加入广发证券发展研究中心。孙 柏 阳:联席首席分析师,南京大学金融工程硕士,2018 年加入广发证券发展研究中心。朱 宇 航:资深分析师,上海交通大学机械
137、电子工程硕士,2020 年加入广发证券发展研究中心。汪 家 豪:资深分析师,美国约翰霍普金斯大学金融学硕士,2022 年加入广发证券发展研究中心。范 方 舟:资深分析师,中国人民大学国际商务硕士,2021 年加入广发证券发展研究中心。王 宁:资深分析师,北京大学金融硕士,2021 年加入广发证券发展研究中心。蒲 明 琪:高级分析师,纽约大学计量金融硕士,2022 年加入广发证券发展研究中心。黄 晓 萍:高级研究员,复旦大学金融硕士,2023 年加入广发证券发展研究中心。张 智 林:研究员,同济大学建筑学硕士,2024 年加入广发证券发展研究中心。广发证券广发证券行业投资评级说明行业投资评级说明
138、 买入:预期未来12 个月内,股价表现强于大盘10%以上。持有:预期未来12 个月内,股价相对大盘的变动幅度介于-10%+10%。卖出:预期未来12 个月内,股价表现弱于大盘10%以上。广发证券广发证券公司投资评级说明公司投资评级说明 买入:预期未来12 个月内,股价表现强于大盘15%以上。增持:预期未来12 个月内,股价表现强于大盘5%-15%。持有:预期未来12 个月内,股价相对大盘的变动幅度介于-5%+5%。卖出:预期未来12 个月内,股价表现弱于大盘5%以上。联系我们联系我们 广州市 深圳市 北京市 上海市 香港 地址 广州市天河区马场路26 号广发证券大厦47楼 深圳市福田区益田路6
139、001 号太平金融大厦31 层 北京市西城区月坛北街 2 号月坛大厦 18 层 上海市浦东新区南泉北路 429 号泰康保险大厦 37 楼 香港湾仔骆克道 81 号广发大厦 27 楼 邮政编码 510627 518026 100045 200120-客服邮箱 法律主体法律主体声明声明 本报告由广发证券股份有限公司或其关联机构制作,广发证券股份有限公司及其关联机构以下统称为“广发证券”。本报告的分销依据不同国家、地区的法律、法规和监管要求由广发证券于该国家或地区的具有相关合法合规经营资质的子公司/经营机构完成。广发证券股份有限公司具备中国证监会批复的证券投资咨询业务资格,接受中国证监会监管,负责本
140、报告于中国(港澳台地区除外)的分销。广发证券(香港)经纪有限公司具备香港证监会批复的就证券提供意见(4 号牌照)的牌照,接受香港证监会监管,负责本报告于中国香港地区的分销。本报告署名研究人员所持中国证券业协会注册分析师资质信息和香港证监会批复的牌照信息已于署名研究人员姓名处披露。重要重要声明声明 投资对不依据内 识别风险,发现价值 请务必阅读末页的免责声明 4545/4545 Table_PageText 深度分析|专用设备 广发证券股份有限公司及其关联机构可能与本报告中提及的公司寻求或正在建立业务关系,因此,投资者应当考虑广发证券股份有限公司及其关联机构因可能存在的潜在利益冲突而对本报告的独
141、立性产生影响。投资者不应仅依据本报告内容作出任何投资决策。投资者应自主作出投资决策并自行承担投资风险,任何形式的分享证券投资收益或者分担证券投资损失的书面或者口头承诺均为无效。本报告署名研究人员、联系人(以下均简称“研究人员”)针对本报告中相关公司或证券的研究分析内容,在此声明:(1)本报告的全部分析结论、研究观点均精确反映研究人员于本报告发出当日的关于相关公司或证券的所有个人观点,并不代表广发证券的立场;(2)研究人员的部分或全部的报酬无论在过去、现在还是将来均不会与本报告所述特定分析结论、研究观点具有直接或间接的联系。研究人员制作本报告的报酬标准依据研究质量、客户评价、工作量等多种因素确定
142、,其影响因素亦包括广发证券的整体经营收入,该等经营收入部分来源于广发证券的投资银行类业务。本报告仅面向经广发证券授权使用的客户/特定合作机构发送,不对外公开发布,只有接收人才可以使用,且对于接收人而言具有保密义务。广发证券并不因相关人员通过其他途径收到或阅读本报告而视其为广发证券的客户。在特定国家或地区传播或者发布本报告可能违反当地法律,广发证券并未采取任何行动以允许于该等国家或地区传播或者分销本报告。本报告所提及证券可能不被允许在某些国家或地区内出售。请注意,投资涉及风险,证券价格可能会波动,因此投资回报可能会有所变化,过去的业绩并不保证未来的表现。本报告的内容、观点或建议并未考虑任何个别客
143、户的具体投资目标、财务状况和特殊需求,不应被视为对特定客户关于特定证券或金融工具的投资建议。本报告发送给某客户是基于该客户被认为有能力独立评估投资风险、独立行使投资决策并独立承担相应风险。本报告所载资料的来源及观点的出处皆被广发证券认为可靠,但广发证券不对其准确性、完整性做出任何保证。报告内容仅供参考,报告中的信息或所表达观点不构成所涉证券买卖的出价或询价。广发证券不对因使用本报告的内容而引致的损失承担任何责任,除非法律法规有明确规定。客户不应以本报告取代其独立判断或仅根据本报告做出决策,如有需要,应先咨询专业意见。广发证券可发出其它与本报告所载信息不一致及有不同结论的报告。本报告反映研究人员
144、的不同观点、见解及分析方法,并不代表广发证券的立场。广发证券的销售人员、交易员或其他专业人士可能以书面或口头形式,向其客户或自营交易部门提供与本报告观点相反的市场评论或交易策略,广发证券的自营交易部门亦可能会有与本报告观点不一致,甚至相反的投资策略。报告所载资料、意见及推测仅反映研究人员于发出本报告当日的判断,可随时更改且无需另行通告。广发证券或其证券研究报告业务的相关董事、高级职员、分析师和员工可能拥有本报告所提及证券的权益。在阅读本报告时,收件人应了解相关的权益披露(若有)。本研究报告可能包括和/或描述/呈列期货合约价格的事实历史信息(“信息”)。请注意此信息仅供用作组成我们的研究方法/分析中的部分论点/依据/证据,以支持我们对所述相关行业/公司的观点的结论。在任何情况下,它并不(明示或暗示)与香港证监会第5 类受规管活动(就期货合约提供意见)有关联或构成此活动。权益披露权益披露(1)广发证券(香港)跟本研究报告所述公司在过去12 个月内并没有任何投资银行业务的关系。版权声明版权声明 未经广发证券事先书面许可,任何机构或个人不得以任何形式翻版、复制、刊登、转载和引用,否则由此造成的一切不良后果及法律责任由私自翻版、复制、刊登、转载和引用者承担。系因此者应当考虑存潜利益冲突而独性产生影响仅容