2023年超导材料行业发展现状及前景分析
产业趋势 2023-11-14 06:26:07 中金普华产业研究院
超导材料是一种在低于某一温度(临界温度)下表现出零电阻和完全抗磁性的材料,具有广泛的应用前景。本文将从超导材料的分类、产业链、市场规模、应用领域、发展趋势等方面对2023年超导材料行业进行分析。
一、超导材料的分类
根据临界温度的不同,超导材料可以分为低温超导材料和高温超导材料。低温超导材料是指临界温度低于液氦温度(4.2K)的超导材料,也称为常规超导材料,如铌钛(NbTi)、铌三锡(Nb3Sn)等。高温超导材料是指临界温度高于液氮温度(77K)的超导材料,也称为非常规超导材料,如铜氧化物超导材料、铁基超导材料等。
二、超导材料的产业链
超导材料的产业链上游为制造超导材料的原材料,如铌、钛、钇、钡、铋、锶、硼等金属材料;中游产业是超导材料;下游的产业是超导应用领域,如航天航空、医疗、电子电器以及新能源等。
三、超导材料的市场规模
据欧洲超导行业协会(Conectus)的数据,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约为64亿欧元。预计到2023年,全球超导材料市场规模将达到75亿欧元,年均增长率为4.1%。
目前,全球超导材料市场的主要参与者是美国、日本、欧盟及中国等地区,其中日本的市场份额最大,近年来中国也加快了发展超导材料产业的步伐,在高铁、磁悬浮、超导电缆等领域取得了重要进展。
四、超导材料的应用领域
超导材料的应用领域非常广泛,通常分为三大类:大电流应用(强电应用)、电子学应用(弱电应用)和抗磁性应用。其中,大电流应用是指利用超导材料的零电阻特性,实现高效率、低损耗的电力输配电、储能、变压、发电等功能,如超导电缆、超导储能系统、超导变压器等。电子学应用是指利用超导材料的量子隧穿效应,实现高速、高灵敏、高精度的信息处理、传输、存储等功能,如超导单光子探测器、超导量子计算、超导微波器件等。抗磁性应用是指利用超导材料的完全抗磁性,实现高场强、高均匀度、高稳定性的磁场生成、控制、屏蔽等功能,如超导磁体、超导磁悬浮、超导屏蔽罩等。
五、超导材料的发展趋势
超导材料的发展趋势主要有以下几个方面:
(1)提高临界温度。提高临界温度是超导材料研究的核心目标,也是实现超导材料广泛应用的关键因素。目前,已经发现了多种高温超导材料,如铜氧化物超导材料、铁基超导材料、氢化物超导材料等,但其临界温度仍然低于室温,制冷成本依然较高,应用范围也受到一定限制。因此,探索更高温度的超导材料,甚至实现室温超导,是超导材料研究的重要方向。
(2)降低成本。降低成本是超导材料产业化的必要条件,也是提高超导材料市场竞争力的重要手段。目前,超导材料的成本主要包括原材料成本、制备成本和制冷成本。为了降低成本,需要开发更廉价、更稳定、更易加工的超导材料,优化制备工艺,提高生产效率,以及采用更高效、更可靠的制冷系统。
(3)拓展应用领域。拓展应用领域是超导材料市场规模扩张的重要途径,也是推动超导材料技术创新的重要动力。目前,超导材料已经在电力、通信、医疗、交通等领域取得了一定的应用,但仍有很多潜在的应用领域有待开发,如新型能源、新一代信息技术、环保技术等。为了拓展应用领域,需要结合不同领域的需求,设计更适合的超导材料,开发更多的超导产品,提高超导系统的可靠性和安全性。
综上所述,超导材料是一种具有巨大应用潜力的新型材料,其行业发展前景广阔。随着技术的不断进步和产业化的推广,超导材料的临界温度、性能、成本和应用范围都将得到不断的改善和拓展,超导材料有望成为新一轮技术革命和产业变革的重要推动力量。
一、超导材料的分类
根据临界温度的不同,超导材料可以分为低温超导材料和高温超导材料。低温超导材料是指临界温度低于液氦温度(4.2K)的超导材料,也称为常规超导材料,如铌钛(NbTi)、铌三锡(Nb3Sn)等。高温超导材料是指临界温度高于液氮温度(77K)的超导材料,也称为非常规超导材料,如铜氧化物超导材料、铁基超导材料等。
二、超导材料的产业链
超导材料的产业链上游为制造超导材料的原材料,如铌、钛、钇、钡、铋、锶、硼等金属材料;中游产业是超导材料;下游的产业是超导应用领域,如航天航空、医疗、电子电器以及新能源等。
三、超导材料的市场规模
据欧洲超导行业协会(Conectus)的数据,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约为64亿欧元。预计到2023年,全球超导材料市场规模将达到75亿欧元,年均增长率为4.1%。
目前,全球超导材料市场的主要参与者是美国、日本、欧盟及中国等地区,其中日本的市场份额最大,近年来中国也加快了发展超导材料产业的步伐,在高铁、磁悬浮、超导电缆等领域取得了重要进展。
四、超导材料的应用领域
超导材料的应用领域非常广泛,通常分为三大类:大电流应用(强电应用)、电子学应用(弱电应用)和抗磁性应用。其中,大电流应用是指利用超导材料的零电阻特性,实现高效率、低损耗的电力输配电、储能、变压、发电等功能,如超导电缆、超导储能系统、超导变压器等。电子学应用是指利用超导材料的量子隧穿效应,实现高速、高灵敏、高精度的信息处理、传输、存储等功能,如超导单光子探测器、超导量子计算、超导微波器件等。抗磁性应用是指利用超导材料的完全抗磁性,实现高场强、高均匀度、高稳定性的磁场生成、控制、屏蔽等功能,如超导磁体、超导磁悬浮、超导屏蔽罩等。
五、超导材料的发展趋势
超导材料的发展趋势主要有以下几个方面:
(1)提高临界温度。提高临界温度是超导材料研究的核心目标,也是实现超导材料广泛应用的关键因素。目前,已经发现了多种高温超导材料,如铜氧化物超导材料、铁基超导材料、氢化物超导材料等,但其临界温度仍然低于室温,制冷成本依然较高,应用范围也受到一定限制。因此,探索更高温度的超导材料,甚至实现室温超导,是超导材料研究的重要方向。
(2)降低成本。降低成本是超导材料产业化的必要条件,也是提高超导材料市场竞争力的重要手段。目前,超导材料的成本主要包括原材料成本、制备成本和制冷成本。为了降低成本,需要开发更廉价、更稳定、更易加工的超导材料,优化制备工艺,提高生产效率,以及采用更高效、更可靠的制冷系统。
(3)拓展应用领域。拓展应用领域是超导材料市场规模扩张的重要途径,也是推动超导材料技术创新的重要动力。目前,超导材料已经在电力、通信、医疗、交通等领域取得了一定的应用,但仍有很多潜在的应用领域有待开发,如新型能源、新一代信息技术、环保技术等。为了拓展应用领域,需要结合不同领域的需求,设计更适合的超导材料,开发更多的超导产品,提高超导系统的可靠性和安全性。
综上所述,超导材料是一种具有巨大应用潜力的新型材料,其行业发展前景广阔。随着技术的不断进步和产业化的推广,超导材料的临界温度、性能、成本和应用范围都将得到不断的改善和拓展,超导材料有望成为新一轮技术革命和产业变革的重要推动力量。
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