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投后洞察 | 上創(chuàng)超導:超導材料與應用市場逐步擴容,未來發(fā)展前景廣闊
發(fā)布時間:
2023-01-12 18:00
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超導材料是指在一定的低溫條件下,具有電阻等于零和排斥磁力線等性質(zhì)的材料,從1911年發(fā)現(xiàn)超導現(xiàn)象至今已有百年歷史,盡管已有上千種合金和化合物類超導材料被發(fā)現(xiàn),但真正可實用化的只有以下幾種:低溫超導材料(NbTi、Nb3Sn)、銅基氧化物高溫超導材料(Bi-2223、Bi-2212和YBCO)、MgB2以及新型鐵基超導材料。
隨著我國863、973等科研成果的不斷轉(zhuǎn)化,上海上創(chuàng)超導科技有限公司(以下簡稱“上創(chuàng)超導公司”)應運而生,作為國內(nèi)唯一一家采用化學法制備技術(shù)路線的帶材生產(chǎn)單位,上創(chuàng)超導公司于2013年率先在國內(nèi)實現(xiàn)了千米級第二代高溫超導帶材的試制與生產(chǎn),成為世界上第二家具有千米級、化學溶液法高溫超導帶材制造能力的高新技術(shù)企業(yè)。公司先后獲得了國內(nèi)首家高溫超導材料金獎、軍民兩用技術(shù)推進大會頒發(fā)的“十大創(chuàng)新企業(yè)” 、《SCIENTIFC AMERICAN》與美國麥肯錫公司聯(lián)合評選的“5UNDER5”創(chuàng)新獎、首屆軍民兩用技術(shù)創(chuàng)新應用大賽銅獎、2017年度上海市科學技術(shù)獎“技術(shù)發(fā)明二等獎” 等榮譽,牽頭制定了臨界電流檢測國家標準(BG/T 41640-2022),該標準于2022年10月14日發(fā)布,即將實施。
得益于超導材料的零電阻和完全抗磁性特性,)首先,零電阻特性,可最大限度地降低電力傳輸過程中的損耗;其次,強載流能力,超導態(tài)下的超導導線載流能力為銅導線的40-100萬倍;第三,強磁場,超導材料可負載大電流并產(chǎn)生強磁場,可廣泛應用于核聚變、超導電力裝備、超導磁懸浮、超導感應加熱、大科學裝置、高端醫(yī)療、超導軍工等領(lǐng)域。
(1)超導電纜具有體積小、造價低、高節(jié)能、無污染等優(yōu)點。2021年上創(chuàng)超導公司生產(chǎn)的超導帶材已批量供應于世界首條公里級高溫超導電纜示范工程項目,該示范工程總長1.2公里、額定電流2200安培、額定輸電容量133兆伏安,已于2021年12月22日正式投運。
(2)可控核聚變被稱為人類的終極能源,所帶來的接近無限的清潔能源將會徹底解決能源問題,而超導材料是核聚變快速商業(yè)化的必備條件,直接影響核聚變裝置的性能,占核聚變發(fā)電裝置總成本的30%以上。繼2021年12月30日中國科學院等離子體物理所,實現(xiàn)了目前世界上托卡馬克裝置最長時間高溫(1056秒長脈沖高參數(shù))等離子體運行,創(chuàng)造了新的世界紀錄之后,2022 年10月核工業(yè)西南物理研究所研制的HL-2M裝置實現(xiàn)了等離子體電流突破100萬安培,創(chuàng)造了我國可控核聚變裝置運行的最新記錄。
(3)超導儲能是利用超導磁體環(huán)流在零電阻下無能耗運行持久地儲存電磁能,且在短路情況下運行。2021年12月,中國船舶集團有限公司第七一二所研制的國際上首臺兆瓦級高溫超導儲能裝置樣機順利通過驗收。
(4)超導磁懸浮列車具有高速、安全、噪音低和占地小等優(yōu)點,是未來理想的交通工具。目前中國航天科工航天三院正在開展“高速磁懸浮飛行列車” 的研究論證;國內(nèi)還有中國中車研發(fā)了時速600公里的磁懸浮編組列車。
(5)超導感應加熱以其加熱效率高、熱透深度大優(yōu)勢,逐漸成為金屬加工企業(yè)的關(guān)注焦點,助力整個金屬冶煉加工行業(yè)實現(xiàn)國家“碳中和”目標。2019 年,江西聯(lián)創(chuàng)光電科技股份有限公司研制出MW級超導感應加熱裝置,一臺1MW的裝置可替代2.5MW的傳統(tǒng)工頻爐,一年運行可節(jié)省約600萬度電,可望實現(xiàn)碳排放減半。
此外利用超導材料制作的超導磁體,可以實現(xiàn)常規(guī)導體材料無法實現(xiàn)的磁場強度、磁場梯度和磁場均勻度,因此用途廣泛,比如核磁共振成像,用在醫(yī)療檢測、診斷方面,已成為最為精確的醫(yī)學檢測手段之一;其次,幾乎世界上所有用于重大科學研究工程的高強磁場,譬如各類粒子加速器、高能粒子對撞機等都離不開超導磁體;另外,各類檢測儀器、實驗裝置、晶體生長等裝置也少不了超導磁體。
隨著超導材料制備技術(shù)與應用研究的不斷深入、拓展,超導材料規(guī)?;?、商業(yè)化發(fā)展越來越明顯,未來市場前景樂觀。