金属新材料行业超导材料专题报告（二）：超导技术应用驶向星辰大海-20231101-中航证券-44页_10mb

超导技术应用专题报告总结

核心内容概述

超导材料因其独特的完全导电性和完全抗磁性，在多个领域展现出巨大的应用潜力。目前，全球超导市场以低温超导为主，国内低温超导材料及应用占超导市场总量的90%以上，而高温超导材料仍处于商业化初期，未来超导技术的应用空间广阔，可称为“星辰大海”。

主要观点

• 超导材料在电子通信、电力能源、医疗设备、交通运输、高能物理、机械工程及军事等多个领域具有重要应用价值。
• MRI设备是超导材料的重要应用之一，其核心部件为超导磁体，国内MRI设备市场仍有较大提升空间，预计2021-2025年CAGR为14.2%。
• MCZ技术通过磁场抑制热对流，改善晶体质量，是大尺寸半导体硅片制造的重要技术，未来将推动超导磁体需求增长。
• 超导感应加热技术具有高效节能、加热均匀等优势，适用于多种金属加工，未来市场规模有望达到千亿级别。
• 超导输电电缆在解决大容量、低损耗输电方面具有显著优势，国内已建设多个示范项目，商业化进程加速。
• 超导磁悬浮列车有望丰富我国高速交通体系，尤其是高温超导磁体的应用，将推动其发展。
• 可控核聚变技术是未来能源的重要方向，超导托卡马克装置对超导材料有巨大需求，推动超导产业进一步发展。

关键信息

超导材料分类

• 低温超导材料：临界温度（Tc）< 25K，如NbTi（Tc=9.5K）、Nb3Sn（Tc=18K）。
• 高温超导材料：临界温度（Tc）≥ 25K，如BSCCO（Tc=110K）、YBCO（Tc=92K）、MgB2（Tc=39K）、铁基超导材料。

MRI设备

• 国内MRI设备人均拥有量远低于发达国家，预计2022-2025年CAGR为5.9%。
• 超导型MRI设备磁场均匀性和稳定性好，成像质量高，成本占比达30%-60%。
• 国产MRI设备厂商如联影、东软等技术日趋成熟，未来市场份额有望上升。

MCZ技术

• 12英寸半导体硅片成为主流，MCZ技术是其主要制备方法。
• 超导磁体可提供稳定磁场，降低能耗，提高成品率，国内已实现批量生产。
• 光伏行业引入MCZ技术，有望打造第二成长曲线，推动超导磁体需求增长。

超导感应加热

• 超导感应加热相比传统方式效率更高，可达80%-85%，能耗更低。
• 适用于铝、铜、镁、钛等金属加工，市场规模有望达到千亿。
• 首台兆瓦级高温超导感应加热装置已投产，联创光电具备先发优势。

超导输电电缆

• 超导电缆具有低损耗、高电流密度、小体积等优势，是解决大容量输电的重要手段。
• 国内已建设多个示范工程，如上海、深圳、苏州等，商业化进程加速。
• YBCO高温超导带材作为第二代材料，具有更好的应用前景，预计2022-2028年全球超导电缆市场规模CAGR为17.4%。

超导磁悬浮列车

• 磁悬浮列车分为电磁悬浮（EMS）、电动悬浮（EDS）和超导钉扎悬浮（SPL）三种类型。
• 日本在磁悬浮列车技术上较为领先，已实现商业运营，美国和我国仍处于试验或准商业阶段。
• 采用ReBCO二代高温超导带材的磁体可大幅降低运行成本。

可控核聚变

• 可控核聚变是未来能源梦的重要方向，我国已加入ITER项目，并启动CFETR项目。
• 超导托卡马克装置对低温和高温超导材料有巨大需求，未来将形成万吨级市场。

投资建议

• 关注超导材料环节：西部超导、永鼎股份、百利电气。
• 关注超导技术应用环节：联创光电、国光电气、晶盛机电、联影医疗。

风险提示

• 原材料价格大幅抬升。
• 下游需求增长与国产替代进程不及预期。
• 产业化进程不及预期。
• 下游领域技术路径变更。

结构图示与数据支持

• 图1：超导体在临界温度之下的完全抗磁性。
• 图5：超导技术主要应用场景。
• 图11：2022年全球部分国家MRI设备人均保有量。
• 图23：2020年全球半导体硅片产品结构。
• 图36：兆瓦级超导感应加热装置与传统交流感应加热装置的经济性比较。
• 图45：我国主要高温超导电缆示范工程。
• 图54：改进型L0磁悬浮列车主要技术参数。
• 图59：氘和氚的聚变反应方程式。
• 图63：我国的“人造太阳”(EAST超导托卡马克)。