2019年中国超导材料行业应用现状与竞争格局分析,超导材料市场地位举足轻重「图」

一、超导材料行业概况

超导材料,是指具有在一定的低温条件下呈现出电阻等于零以及排斥磁力线的性质的材料。已发现有28种元素和几千种合金和化合物可以成为超导体。

目前,全球超导市场以低温超导为主。低温超导行业产业链主要包括上游原材料、超导线材、超导磁体、超导设备四个环节。目前低温超导材料的绝大部分应用都是基于超导磁体产生的强磁场,主要应用领域包括MRI、MCZ、NMR、ITER、加速器、科研用特种磁体等。

超导材料行业产业链示意图

超导材料行业产业链示意图

资料来源:公开资料整理

1911年,荷兰莱登实验室的卡麦林·昂尼斯在测量低温下金属的电导率时发现,当温度下降到4.2K时,汞的电阻完全消失,他把具有这种现象的导体称为超导体。经过近50年的研究,科学家们陆续发现,超导体不仅在一定温度之下具有零电阻特性,而且在一定的条件下具有高密度载流能力、完全抗磁性(迈斯纳效应)、约瑟夫森效应等常规导体完全不具备的电磁特性,因而在电气与电子工程领域具有广泛的应用价值。

超导材料及其应用领域

超导材料及其应用领域

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二、超导材料市场需求分析

超导材料是国家科技创新规划中新材料领域重点发展的前沿材料之一,在能源、医疗、交通、国防工业等领域都有广阔的应用前景,但因为其使用条件苛刻、成本高,技术难度大,因此商业化应用速度较慢。目前全球超导市场以低温超导材料为主。除ITER项目外,超导技术在民用领域应用较为广泛,主要包括MRI(核磁共振)、MCZ(用于半导体单晶硅)、大科学工程(CFETR、重离子加速器)等领域。

MRI主要用于核磁共振等医疗产品,已广泛运用于全身各部位脏器的疾病诊断中,成为目前最重要的医疗诊断仪器之一。据统计,截至2017年,美国和德国每百万人口MRI拥有量分别为37.56台和34.49台,其他主要发达国家每百万人口MRI拥有量也多在10台以上,而中国每百万人口MRI拥有量仅为6.2台。考虑到中国人口数量位居世界第一,未来全球MRI最大的市场在中国,随着医疗水平的提高和城镇化加速,未来需求将进一步扩大。

全球部分国家每百万人口MRI拥有量统计

全球部分国家每百万人口MRI拥有量统计

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相关报告:华经产业研究院发布的2019-2025年中国超导材料行业市场调研分析及投资战略咨询报告

三、中国超导材料行业竞争格局分析

西部超导在国内国际超导产品市场有着非常重要的地位,现每年超导材料产能为750吨。西部超导超导业务涉及NbTi锭棒和线材、Nb3Sn线材(包括“青铜法”和“内锡法”)和超导磁体的生产,是全球唯一的铌钛(NbTi)锭棒、超导线材、超导磁体的全流程生产企业,是目前国内唯一低温超导线材商业化生产企业。从营收来看,据统计,截至到2019年前三季度,西部超导营业收入为9.83亿元,同比增长30.8%,净利润为1.12亿元,同比增长11.8%。

2017-2019年Q3西部超导营业收入与净利润统计

2017-2019年Q3西部超导营业收入与净利润统计

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西部超导主营业务收入主要由高端钛合金材料、超导产品及高性能高温合金材料等的销售收入构成。据统计,2016年西部超导超导产品营收为1.71亿元,占营收比重为17.94%,截至到2018年西部超导超导产品营收下降至1.09亿元,占营收比重下降至10.28%。

2016-2018年西部超导超导产品营收及占比

2016-2018年西部超导超导产品营收及占比

资料来源:公开资料整理

销量方面,2018年西部超导超导产品销量为177吨,同比下降22.4%。产能利用率为30%。

2016-2018年西部超导超导产品销量及产能利用率

2016-2018年西部超导超导产品销量及产能利用率

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四、中国超导应用技术前景展望

1、超导电力技术前景

超导电力技术的应用发展面临的主要挑战在于:超导材料的性价比是否能够做到与传统的导电材料相近、低温制冷系统能否具有长期运行的可靠性和稳定性。特别是,如果能够探索出更高临界温度的超导体乃至室温超导体,且这类新的超导体具有良好的电磁性能,那么超导电力技术的规模应用必将成为现实。

2、超导磁体技术前景

超导磁体技术今后发展的主要挑战包括:研制大口径高场核磁共振成像系统用超导磁体(9.4T及以上、口径800mm)、磁场强度达25T及以上的核磁共振谱仪用超导磁体以及超高场的通用超导磁体(30T及以上)。这些特种超导磁体的发展对于人类认识物质和生命的结构及活动规律具有重要的意义。

3、超导电子学应用前景

超导电子学应用主要包括微波通信应用、约瑟夫森结的各种应用及单光子探测等。与超导电力技术及超导磁体技术应用不同的是超导电子学应用主要是基于超导薄膜材料和超导纳米线等超导材料。目前,超导薄膜的制备(如Nb薄膜和YBCO薄膜)技术已经相当成熟,实验室制备超导薄膜已经成为研究超导物理的基础性实验手段。超导电子学应用方向较多,如单光子探测、红外探测、THz应用、超导Qubit和超导量子计算等。

中国在超导材料及其应用领域总体上处于国际先进行列,基本掌握了各种实用化超导材料的制备技术,在多个应用方面也取得了良好的发展。今后,中国超导材料及其应用领域应进一步加强超导材料及其应用装置的制备工艺研究,不断探索更高临界温度的超导体,并加强与超导技术应用密切相关的低温制冷技术和低温系统的研究,以进一步全面提升中国的超导材料及其应用技术的发展水平。 

本文采编:CY343

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