01 什么是高温超导材料

先来说说超导。超导实际上是电子系统在凝聚态物质中发生 量子凝聚以后的现象,表现出很多奇异的性质,如有限温度下的 零电阻和 完全抗磁特性等等。那么什么又是高温超导（HTS）材料呢？其实这里的“高温”并不是大家所熟知的高温，高温超导材料一般是指临界温度(Tc)在绝对温度77K以上、 电阻接近零的超导材料， 通常可以在廉价的液氮（77K）制冷环境中使用。

2019年，德国科学家在超导领域也取得突破性成果。德美两国科学家合作发现，在超过100万倍地球大气压下，氢化镧在零下23摄氏度具有超导性，这是迄今超导材料已获证实的最高临界温度。

02 超导材料的特点及其应用

超导的重要特征都是 电磁学现象。超导状态下，超导体内磁感应强度 恒为0，这就是 完全抗磁性，也称 迈斯纳效应。磁悬浮列车便是通过 电磁力实现列车与轨道之间的无接触的悬浮和导向。

还有一个为 零电阻现象。由于金属晶格原子的 热振动、 晶体缺陷和 杂质的存在，会破坏周期场，使电子产生散射，故而要产生一定的电阻，即使温度为0K时，其 电阻率也不为0，仍要保留一定的剩余电阻率。金属愈是不纯，剩余电阻率就愈大。这也是我们常说的 常导体的零电阻现象。

而超导体的零电阻现象与此存在实质上的区别，它指的是当温度降至某一数值时，超导体的电阻 突然变为0（即使有电阻，也非常小，一般小于10—23Ω/cm），因此具有极高的导电性，即具有 超导电性。

目前HTS材料已经在 电力能源、交通运输、生物医学、高能物理等方面取得了很大的发展。

超导电力技术及其应用可大大提高电网的稳定性和可靠性,改善供电品质,并提高电网输电能力,降低网络损耗,从而提升我国电力工业的发展水平。至于交通运输方面，大家再熟悉不过的就是磁悬浮列车，即 利用HTS磁体实现列车悬浮和利用HTS直线电动机实现列车的推进。

利用HTS磁悬浮技术,我国在1997年制造了一辆HTS磁悬浮模型车后,又在2003年12月研制出了世界上的首辆载人HTS磁悬浮实验车,使我国的HTS磁悬浮列车的研究处于世界前列。包括生物医学上的超导核磁共振成像，高能物理中的高能超导加速器,HTS在我们生活的方方面面都发挥着重要作用。随着研究进展，二代超导材料也渐渐进入科学家的视野。

二代高温超导带材的超导电机具有功率密度高、体积小、质量轻、效率高以及振动噪声小等 优点，高温超导电机在船舶电力推进和大容量直驱式风力发电领域有着十分诱人的应用前景。

03 超导材料行业概况

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。

经过研究，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，从而首次打开了超导体市场应用。

随着全球超导技术的不断研发，以及超导在各个领域的应用规模不断扩大，全球超导行业已然进入火热年代。其中，超导材料是超导应用的基础，所以是最先产业化的部分，也是未来最具确定性的领域。全球超导材料的市场规模近年来保持平稳增长，2018年全球超导材料市场规模为61.51亿欧元，同比增长6.1%，2019年全球超导材料市场规模为64亿欧元。

超导材料具有的优异特性使它从被发现之日起，就向人类展示了诱人的应用前景。但要实际应用超导材料又受到一系列因素的制约，这首先是它的临界参量，其次还有材料制作的工艺等问题。

超导材料的应用主要有：

① 利用材料的超导电性可制作磁体，应用于电机、高能粒子加速器、磁悬浮运输、受控热核反应、储能等；可制作电力电缆，用于大容量输电（功率可达10000MVA）；可制作通信电缆和天线，其性能优于常规材料。

② 利用材料的完全抗磁性可制作无摩擦陀螺仪和轴承。

③ 利用约瑟夫森效应可制作一系列精密测量仪表以及辐射探测器、微波发生器、逻辑元件等。利用约瑟夫森结作计算机的逻辑和存储元件，其运算速度比高性能集成电路的快10～20倍，功耗只有四分之一。

超导材料同时有着较为突出的市场需求，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。

文章来源：九派快讯， 资产信息，学沫的世界