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beplay下载软件 、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。 |
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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。 |
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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。
数据来源:观研天下数据中心整理(zlj)
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