室温超导对有色金属行业投资机会梳理

2023-08-04 05:04:22 来源：九方智投

【摘要】

近期室温超导的热潮引爆了科技界，虽然从现在来看室温超导仍然难以实现，但是我们已经迈出了第一步，随着未来研究的推进，相关技术可能得到快速突破，我们为投资者梳理了室温超导最关键的材料环节下有哪些公司值得关注。

【资料图】

一、室温超导如果实现，是人类能源的划时代变革

LK-99 室温超导体引发关注，超导特性仍有待证实。2023 年 7 月 22 日，韩国研发团队发表了一篇关于名为 LK-99 的室温超导体的论文，发布后引发全球较多关注，并相继有实验室重复实验并给出初步结果，但目前仍有较大分歧，仍需要更多的实验研究和结果复现来证实。

LK-99 利用巧妙晶体结构，基于简单的材料体系在常温常压下实现超导。目前的超导材料按临界温度可分为低温超导体、高温超导体，2008 年发现的铁基超导体成为第二类突破 40 K 的高温超导家族，其块材最高超导转变温度为 55 K，但至今尚未能突破液氮温区。而 LK-99 特殊之处在于是超导在常温常压下即可实现，并且材料体系简单。

低温超导材料目前在商业化应用占主导地位，主要发挥抗磁特性。在有限温度下的零电阻、完全抗磁特性是超导体的核心特性。目前以NBTi和NB3Sn为代表的低温超导材料，由于其具有优良的机械加工性能和成本优势，在商业化超导市场中处于主导地位。

并且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、ITER、加速器、科研用特种磁体等。此外，超导材料在磁悬浮、电缆等领域的应用逐渐拓宽，带来更大的社会经济效益。

室温超导的实现或在电力输送、医疗、交通等领域迎来重大变革。零电阻有望极大提高能源效率，减少能源消耗，对环保和能源产业都具有重要价值；其次，室温超导技术可用于磁悬浮交通、医疗成像等领域，推动了技术革新和产业进步；室温超导的实现还可为量子计算等前沿科学研究提供新的技术支持。

二、超导材料应用现状：以低温超导材料为主，应用于医疗、科研等领域

目前以NBTi和NB3Sn为代表的低温超导材料，由于其具有优良的机械加工性能和成本优势，在相当长的时期内仍将在商业化超导市场中处于主导地位。其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、ITER、加速器、科研用特种磁体等。

MRI 是当前超导材料的最主要应用领域。MRI 是一种生物磁自旋成像技术，它利用原子核自旋运动的特点，在外加磁场内，经射频脉冲激发后产生信号，经过计算机处理转换后获得图像。

与基于 CT（计算机 X-射线断层摄影术）的 X 射线技术不同，MRI 对人体不会产生放射性损伤，可以实现三维立体扫描、成像图像分辨率高、对肿瘤早期诊断有较高的临床价值，已经广泛运用于全身各部位脏器的疾病诊断中。与永磁型 MRI 相比，超导 MRI 成像区磁场高，所以可以获得更高的分辨率，通过闭环运行方式实现磁场空间和时间稳定性更高，一般可达 10 年以上而不变化。这就决定了超导 MRI 具有永磁型 MRI 无可比拟的优势。

随着石油等化石能源的逐渐枯竭，人们竭力寻找新能源，核聚变作为一种可能的清洁能源受到了广泛关注和研究。核聚变产生的能量是核裂变的3～4 倍，其副产品是惰性、无毒的氦气，不会影响环境安全。从发展趋势看，可控核聚变有望成为一项清洁、安全且用之不尽的能量生产技术，具有广阔的应用前景。

磁约束是可控核聚变的必要条件之一。核聚变产生能源的基本原理是由于氢的同位素——轻原子核氘和氚结合成较重的原子核氦时会释放巨大能量。

地球上没有物质可以承载核聚变所产生的高温，这使得聚变反应的物质无处盛放。但只要利用等离子体导电这一性质，就能够实现聚变物质的变相存放，目前主要通过磁约束（又称托卡马克约束）来限制和控制不同的温度。

磁悬浮交通通过电磁力来实现悬浮、导向和牵引。磁悬浮交通系统是一种非接触式运输技术，无机械接触磨损，运行速度高。通过电磁铁异性相吸、同性相斥的原理，完成列车悬浮操作。

在列车车头设置N 极电磁体，在靠前轨道设置 S 极电磁铁，两者相互作用产生吸引力，在靠后轨道 N极电磁体的作用下产生排斥力，生成列车驱动力。列车前进时，轨道两侧线圈中的电流形成反向流动状态，S 极与 N 极进行交换，通过不断循环保证列车可以始终处于运行状态超导磁悬浮系统能够产生更大的悬浮力和牵引力，达到更高的能量利用效率和更高的列车运行速度。

超导技术是保证列车应用质量的重要手段之一，也是磁悬浮列车研究重点内容。超导磁悬浮系统的设计主要借助超导体的完全抗磁性，在运行过程中，放置在轨道上的线圈与车身之间的超导线圈产生强大的排斥力以实现悬浮。

在磁悬浮系统中，使用超导材料制成的线圈具有高电流密度、低损耗传输的优点，因此可以产生更大的磁场，从而产生更大的悬浮力和牵引力，以达到更高的能量利用效率和更高的列车运行速度。超导磁悬浮已获得应用。

日本国有铁道（Japanese National Railways）长期致力于高速超导电动悬浮列车研究。2015 年 4 月 21 日，日本低温超导电动磁浮 L0 系车型在山梨试验线上跑出了载人603 km/h 的世界纪录。

2021 年 1 月 13 日，世界首条高温超导高速磁浮工程化样车及试验线在四川成都正式启用，设计时速 620 km/h，由我国自主研发设计、自主制造，标志着我国高温超导高速磁浮工程化研究实现从无到有的突破。

三、室温超导实现远景：电力输送、医疗、交通等领域或迎来巨大变革

室温超导的发现，或大幅改变能源传输和储存领域，超导材料意味着电流可以无损耗地传输，大大提高电力输送的效率。目前，电力输送中存在能量损耗和线路阻抗的问题，而室温超导技术有望解决这些问题，减少能源浪费，提高能源利用效率。室温超导能够在常温下实现零电阻传输，极大提高能源效率，将对电力输送、医疗、交通等领域带来革命性的变革。

能源传输带来电力系统的重建。若实现室温超导，将会有无损电网的出现，其能够极长距离的传输电力，或迎来电力系统的重建。我国的西电东送工程在过去的几十年中补足了东部地区的大量能源缺口，然而这一工程是建立在特高压输电技术上的，由于输电材料的电阻，输电过程中的电能有近15%的损耗。

清洁能源：常温可控核聚变。超导过去只能在低温环境中实现，国际热核聚变堆ITER，就是采用了超低温超导技术，但因为要配套复杂的液氦冷却系统，工艺复杂，造价高昂，难以普及。

若实现了室温超导，电阻就能够实现几乎为零，可控核聚变的难度能够大幅降低，核聚变发电的成本能够大幅下降，发电的问题就能够得到解决。

我们建议投资者可以关注和超导材料相关企业，如西部超导、东方钽业等，及人造太阳项目中核聚变装置用 PF/TF 导体铠甲供应商久立特材等，以及 LK-99材料体系所需金属铅相关的上市公司驰宏锌锗、豫光金铅、中金岭南。

参考资料：20230728-浙商证券-《浙商证券能源金属行业点评报告：室温常压超导，新纪元将至？》

本报告由研究助理协助资料整理，由投资顾问撰写。投资顾问：董宇（登记编号：A0740622090027）

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