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高温超导材料行业呈二代主导、多点开花发展格局 核聚变产业化提速下需求爆发

一、政策推动,高温超导材料成为超导材料行业技术升级核心方向

超导态是指超导材料在满足临界温度、临界磁场、临界电流密度等条件下所维持的电阻为零且具有完全抗磁性(迈斯纳效应)的状态。超导材料因此广泛应用于可控核聚变、磁悬浮、电力传输等领域。以维持超导态的临界温度 40K(-233℃)为分界点,可分为低温超导和高温超导。

高温超导和低温超导特性对比

特性 低温超导 高温超导
核心材料 NbTi、NbSn等 BSCCO、REBCO等
工作温区 T<40K,液氦温区(4.2K) T>40K,液氦温区(4.2K)至液氮温区(77K)
磁场强度 0-15T 0-30T 以上
磁体体积及重量 制冷能耗较高,磁体体积及重量较大 制冷能耗较低,磁体体积及重量较小
主要应用领域 磁共振成像(MRI)、核磁共振波谱分析、可控核聚变、超导磁控单品炉等 可控核聚变、超导电力、超导磁控单晶炉、超导感应加热装置等

资料来源:观研天下整理

低温超导领域以铌钛合金(NbTi)、铌三锡(Nb₃Sn)为代表,技术成熟、性能稳定,占据全球超导材料市场超 90% 份额,广泛应用于 MRI、超导磁控单晶炉、可控核聚变及加速器等场景,其中 MRI 为最大单一应用市场。但低温超导发展存在明显瓶颈:一是高度依赖液氦制冷,我国氦资源匮乏、对外依存度高,推高运维成本;二是强磁场下临界电流密度快速衰减,适用磁场上限约 15T,难以满足聚变能源、高能物理等高场前沿需求,应用空间受限。

相较之下,高温超导材料具备更高磁场强度、更宽工作温区与更低失超风险,应用场景更广阔,成为行业技术升级核心方向。超导材料凭借零电阻、完全抗磁性等独特性能,在大容量输电、超强磁场装备等领域具备不可替代价值,已被纳入《关于推动未来产业创新发展的实施意见》等国家战略,定位为前沿新材料重点突破方向。在政策支持与技术迭代双重驱动下,我国高温超导材料产业迎来战略机遇期,有望逐步弥补低温超导短板,推动超导产业向更高性能、更广应用、更自主可控方向加速发展。

我国超导材料行业政策

时间 政策 主要机构 核心内容
2024.01 《关于推动未来产业创新发展的实施意见(工信部联科〔2024〕12 号)》 工业与信息化部、教育部、科技部等 前瞻部署新赛道,加快超导材料等前沿新材料的创新应用
2025.10 《中共中央关于制定国民经济和社会发展第十五个五年规划的建议》 中国共产党第二十届中央委员会 推动量子科技、生物制造、氢能和核聚变能、脑机接口、具身智能、第六代移动通信等成为新的经济增长点
2025.01 上海设立百亿基金 上海市政府 未来产业基金的规模为 100 亿元,周期为15 年,由上海市财政全额出资。定位为逆周期耐心资本,旨在推动上海乃至中国的科技成果转化。
2025.01 《关于发布 2025 年度关键技术研发计划“超导”项目申报指南的通知》 上海市科学技术委员会 超导材料技术、超导磁体技术、超导应用技术三大专题和镍基高温超导材料制备与机理研究、20T 高磁场下临界电流测量系统研制、高温超导电力电缆中继技术研究四个方向提供资金支持
2025.12 《广州市加快建设先进制造业强市规划(2024—2035 年)的通知》 广州市政府 开展高温超导材料研究,建设超导材料制造设备于一体的大型超导材料制备与表征研发平台。开展实用化超导材料的规模化制备工艺研究,拓展低温超导材料应用场景,推动高温超导材料在可控核聚变、电力传输等领域应用。

资料来源:观研天下整理

资料来源:观研天下整理

数据来源:观研天下数据中心整理

二、我国高温超导材料行业整体呈现“二代主导、多点开花”发展格局

根据观研报告网发布的《中国高温超导材料行业现状深度分析与发展前景预测报告(2026-2033年)》显示,我国高温超导材料产业正迎来技术突破加速、产业化全面落地的战略机遇期,整体呈现“二代主导、多点突破、应用开花”的发展格局。

当前高温超导材料主要包含第一代 BSCCO、第二代 REBCO、二硼化镁及铁基超导等路线,其中第一代材料性价比偏低、二硼化镁临界温度受限、铁基超导仍处实验室阶段,而以稀土钡铜氧(REBCO)为代表的第二代高温超导带材,凭借高临界温度、高载流、高场强、力学性能优与综合成本低等优势,成为当前产业化最成熟、应用最广泛的核心路线。我国自 2010 年加大研发投入以来,在该领域快速追赶并实现赶超,长三角地区多家企业已具备千米级线材量产能力,跻身国际先进水平;同时在二硼化镁长线、铁基超导长线制备上均实现突破,其中铁基超导实用化研发处于国际引领地位,建成千米级制备平台,开辟产业新赛道。

伴随技术持续进步,高温超导产业化应用进入落地高峰期:电力领域建成全球首座超导变电站、上海 1.2 公里商业化超导电缆、深圳 10 千伏三相同轴超导电缆等标杆工程;磁体领域成功研制 26 特斯拉高场超导磁体、世界首台兆瓦级高温超导感应加热装置、高端磁控硅单晶设备,并完成高温超导电动悬浮试验系统运行。整体看,我国高温超导已从材料研发、带材制备走向多场景工程化示范,技术体系与产业生态日趋完善,正加速迈向规模化商用新阶段。

高温超导材料分类

类别 简介
第一代高温超导材料(铋锶钙铜氧BSCCO) 第一代高温超导材料在磁场下性能较低,且主流工艺原料为银,材料成本较高,大规模产业化应用性价比不高。
第二代高温超导材料(稀土钡铜氧REBCO) 第二代高温超导带材是以REBCO为基础制备的工业化产品,具有较高的临界温度(液氮温区)、较高的载流能力、较高的临界场强、较高的力学强度,以及相对廉价的生产原料等优势,是目前综合性能最高、应用最广泛的高温超导材料。
二硼化镁超导材料 二硼化镁超导材料临界温度低于液氮温区,且临界磁场较低,应用场景受限,目前全球仅有2-3家生产商在小批量供货。
铁基超导材料 铁基超导材料发现与应用较晚,目前尚处于实验室研究阶段。

资料来源:观研天下整理

资料来源:观研天下整理

数据来源:观研天下数据中心整理

三、核聚变产业化提速,高温超导材料市场需求迎来爆发式增长

当前全球可控核聚变产业进入政策密集支持、技术加速突破的关键阶段,各国纷纷出台规划与规程推动聚变研发落地,为高温超导材料行业提供强力外部支撑。韩国依托 K-STAR 装置推进中型实验聚变堆与商用原型堆建设,明确中长期聚变发展路线;国内企业能量奇点于 2025 年 3 月完成首轮通流实验,成功实现 21.7T 超高磁场,创下大孔径高温超导 D 形磁体全球最高纪录,验证高温超导在聚变场景的工程可行性。

随着核聚变产业化提速,高温超导材料市场需求迎来爆发式增长。近年来,由于高温超导材料的不断发展,让小型化、低成本的商业化聚变堆成为可能。未来,商业化聚变堆拟运行于20特斯拉以上磁场强度,每个堆所需高温超导线总长度将达5000—10000公里。在聚变堆商业化的推动下,高温超导材料迎来产业发展的历史性重大机遇,全球市场需求自2020年已提升10倍以上,达到每年数千公里。

随着核聚变产业化提速,高温超导材料市场需求迎来爆发式增长。近年来,由于高温超导材料的不断发展,让小型化、低成本的商业化聚变堆成为可能。未来,商业化聚变堆拟运行于20特斯拉以上磁场强度,每个堆所需高温超导线总长度将达5000—10000公里。在聚变堆商业化的推动下,高温超导材料迎来产业发展的历史性重大机遇,全球市场需求自2020年已提升10倍以上,达到每年数千公里。

数据来源:观研天下数据中心整理(zlj)

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