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【摘要】

近期室溫超導的熱潮引爆了科技界，雖然從現(xiàn)在來看室溫超導仍然難以實現(xiàn)，但是我們已經(jīng)邁出了第一步，隨著未來研究的推進，相關(guān)技術(shù)可能得到快速突破，我們?yōu)橥顿Y者梳理了室溫超導最關(guān)鍵的材料環(huán)節(jié)下有哪些公司值得關(guān)注。

(資料圖片僅供參考)

一、室溫超導如果實現(xiàn)，是人類能源的劃時代變革

LK-99 室溫超導體引發(fā)關(guān)注，超導特性仍有待證實。2023 年 7 月 22 日，韓國研發(fā)團隊發(fā)表了一篇關(guān)于名為 LK-99 的室溫超導體的論文，發(fā)布后引發(fā)全球較多關(guān)注，并相繼有實驗室重復實驗并給出初步結(jié)果，但目前仍有較大分歧，仍需要更多的實驗研究和結(jié)果復現(xiàn)來證實。

LK-99 利用巧妙晶體結(jié)構(gòu)，基于簡單的材料體系在常溫常壓下實現(xiàn)超導。目前的超導材料按臨界溫度可分為低溫超導體、高溫超導體，2008 年發(fā)現(xiàn)的鐵基超導體成為第二類突破 40 K 的高溫超導家族，其塊材最高超導轉(zhuǎn)變溫度為 55 K，但至今尚未能突破液氮溫區(qū)。而 LK-99 特殊之處在于是超導在常溫常壓下即可實現(xiàn)，并且材料體系簡單。

低溫超導材料目前在商業(yè)化應(yīng)用占主導地位，主要發(fā)揮抗磁特性。在有限溫度下的零電阻、完全抗磁特性是超導體的核心特性。目前以NBTi和NB3Sn為代表的低溫超導材料，由于其具有優(yōu)良的機械加工性能和成本優(yōu)勢，在商業(yè)化超導市場中處于主導地位。

并且低溫超導材料的絕大部分應(yīng)用都是基于超導磁體產(chǎn)生的強磁場，主要應(yīng)用領(lǐng)域包括MRI、ITER、加速器、科研用特種磁體等。此外，超導材料在磁懸浮、電纜等領(lǐng)域的應(yīng)用逐漸拓寬，帶來更大的社會經(jīng)濟效益。

室溫超導的實現(xiàn)或在電力輸送、醫(yī)療、交通等領(lǐng)域迎來重大變革。零電阻有望極大提高能源效率，減少能源消耗，對環(huán)保和能源產(chǎn)業(yè)都具有重要價值；其次，室溫超導技術(shù)可用于磁懸浮交通、醫(yī)療成像等領(lǐng)域，推動了技術(shù)革新和產(chǎn)業(yè)進步；室溫超導的實現(xiàn)還可為量子計算等前沿科學研究提供新的技術(shù)支持。

二、超導材料應(yīng)用現(xiàn)狀：以低溫超導材料為主，應(yīng)用于醫(yī)療、科研等領(lǐng)域

目前以NBTi和NB3Sn為代表的低溫超導材料，由于其具有優(yōu)良的機械加工性能和成本優(yōu)勢，在相當長的時期內(nèi)仍將在商業(yè)化超導市場中處于主導地位。其絕大部分應(yīng)用都是基于超導磁體產(chǎn)生的強磁場，主要應(yīng)用領(lǐng)域包括MRI、ITER、加速器、科研用特種磁體等。

MRI 是當前超導材料的最主要應(yīng)用領(lǐng)域。MRI 是一種生物磁自旋成像技術(shù)，它利用原子核自旋運動的特點，在外加磁場內(nèi)，經(jīng)射頻脈沖激發(fā)后產(chǎn)生信號，經(jīng)過計算機處理轉(zhuǎn)換后獲得圖像。

與基于 CT（計算機 X-射線斷層攝影術(shù)）的 X 射線技術(shù)不同，MRI 對人體不會產(chǎn)生放射性損傷，可以實現(xiàn)三維立體掃描、成像圖像分辨率高、對腫瘤早期診斷有較高的臨床價值，已經(jīng)廣泛運用于全身各部位臟器的疾病診斷中。與永磁型 MRI 相比，超導 MRI 成像區(qū)磁場高，所以可以獲得更高的分辨率，通過閉環(huán)運行方式實現(xiàn)磁場空間和時間穩(wěn)定性更高，一般可達 10 年以上而不變化。這就決定了超導 MRI 具有永磁型 MRI 無可比擬的優(yōu)勢。

隨著石油等化石能源的逐漸枯竭，人們竭力尋找新能源，核聚變作為一種可能的清潔能源受到了廣泛關(guān)注和研究。核聚變產(chǎn)生的能量是核裂變的3～4 倍，其副產(chǎn)品是惰性、無毒的氦氣，不會影響環(huán)境安全。從發(fā)展趨勢看，可控核聚變有望成為一項清潔、安全且用之不盡的能量生產(chǎn)技術(shù)，具有廣闊的應(yīng)用前景。

磁約束是可控核聚變的必要條件之一。核聚變產(chǎn)生能源的基本原理是由于氫的同位素——輕原子核氘和氚結(jié)合成較重的原子核氦時會釋放巨大能量。

地球上沒有物質(zhì)可以承載核聚變所產(chǎn)生的高溫，這使得聚變反應(yīng)的物質(zhì)無處盛放。但只要利用等離子體導電這一性質(zhì)，就能夠?qū)崿F(xiàn)聚變物質(zhì)的變相存放，目前主要通過磁約束（又稱托卡馬克約束）來限制和控制不同的溫度。

磁懸浮交通通過電磁力來實現(xiàn)懸浮、導向和牽引。磁懸浮交通系統(tǒng)是一種非接觸式運輸技術(shù)，無機械接觸磨損，運行速度高。通過電磁鐵異性相吸、同性相斥的原理，完成列車懸浮操作。

在列車車頭設(shè)置N 極電磁體，在靠前軌道設(shè)置 S 極電磁鐵，兩者相互作用產(chǎn)生吸引力，在靠后軌道 N極電磁體的作用下產(chǎn)生排斥力，生成列車驅(qū)動力。列車前進時，軌道兩側(cè)線圈中的電流形成反向流動狀態(tài)，S 極與 N 極進行交換，通過不斷循環(huán)保證列車可以始終處于運行狀態(tài)超導磁懸浮系統(tǒng)能夠產(chǎn)生更大的懸浮力和牽引力，達到更高的能量利用效率和更高的列車運行速度。

超導技術(shù)是保證列車應(yīng)用質(zhì)量的重要手段之一，也是磁懸浮列車研究重點內(nèi)容。超導磁懸浮系統(tǒng)的設(shè)計主要借助超導體的完全抗磁性，在運行過程中，放置在軌道上的線圈與車身之間的超導線圈產(chǎn)生強大的排斥力以實現(xiàn)懸浮。

在磁懸浮系統(tǒng)中，使用超導材料制成的線圈具有高電流密度、低損耗傳輸?shù)膬?yōu)點，因此可以產(chǎn)生更大的磁場，從而產(chǎn)生更大的懸浮力和牽引力，以達到更高的能量利用效率和更高的列車運行速度。超導磁懸浮已獲得應(yīng)用。

日本國有鐵道（Japanese National Railways）長期致力于高速超導電動懸浮列車研究。2015 年 4 月 21 日，日本低溫超導電動磁浮 L0 系車型在山梨試驗線上跑出了載人603 km/h 的世界紀錄。

2021 年 1 月 13 日，世界首條高溫超導高速磁浮工程化樣車及試驗線在四川成都正式啟用，設(shè)計時速 620 km/h，由我國自主研發(fā)設(shè)計、自主制造，標志著我國高溫超導高速磁浮工程化研究實現(xiàn)從無到有的突破。

三、室溫超導實現(xiàn)遠景：電力輸送、醫(yī)療、交通等領(lǐng)域或迎來巨大變革

室溫超導的發(fā)現(xiàn)，或大幅改變能源傳輸和儲存領(lǐng)域，超導材料意味著電流可以無損耗地傳輸，大大提高電力輸送的效率。目前，電力輸送中存在能量損耗和線路阻抗的問題，而室溫超導技術(shù)有望解決這些問題，減少能源浪費，提高能源利用效率。室溫超導能夠在常溫下實現(xiàn)零電阻傳輸，極大提高能源效率，將對電力輸送、醫(yī)療、交通等領(lǐng)域帶來革命性的變革。

能源傳輸帶來電力系統(tǒng)的重建。若實現(xiàn)室溫超導，將會有無損電網(wǎng)的出現(xiàn)，其能夠極長距離的傳輸電力，或迎來電力系統(tǒng)的重建。我國的西電東送工程在過去的幾十年中補足了東部地區(qū)的大量能源缺口，然而這一工程是建立在特高壓輸電技術(shù)上的，由于輸電材料的電阻，輸電過程中的電能有近15%的損耗。

清潔能源：常溫可控核聚變。超導過去只能在低溫環(huán)境中實現(xiàn)，國際熱核聚變堆ITER，就是采用了超低溫超導技術(shù)，但因為要配套復雜的液氦冷卻系統(tǒng)，工藝復雜，造價高昂，難以普及。

若實現(xiàn)了室溫超導，電阻就能夠?qū)崿F(xiàn)幾乎為零，可控核聚變的難度能夠大幅降低，核聚變發(fā)電的成本能夠大幅下降，發(fā)電的問題就能夠得到解決。

我們建議投資者可以關(guān)注和超導材料相關(guān)企業(yè)，如西部超導、東方鉭業(yè)等，及人造太陽項目中核聚變裝置用 PF/TF 導體鎧甲供應(yīng)商久立特材等，以及 LK-99材料體系所需金屬鉛相關(guān)的上市公司馳宏鋅鍺、豫光金鉛、中金嶺南。

參考資料：20230728-浙商證券-《浙商證券能源金屬行業(yè)點評報告：室溫常壓超導，新紀元將至？》

本報告由研究助理協(xié)助資料整理，由投資顧問撰寫。投資顧問：董宇（登記編號：A0740622090027）

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