超导材料行业报告：钇钡铜氧高温超导的应用（18页）

行业报告下载 2019年11月29日 07:10 管理员

超导材料产业链上游行业主要是Nb、Ti、Sn、Y、Ba、Cu等金属矿产资源，稀有金属为主，消耗量并不大，但却是产业发展的基础，使用不同的金属对超导体的性能影响较大。中游行业主要为NbTi、Nb3Sn超导线材、BSCCO和YBCO超导带材等，该环节的发展决定了超导材料的商业化应用领域和进程，核心关注技术的进步和成本的下降。下游应用领域根据超导材料不同的性能用途较为广泛，可应用于国防军事、电子通信、医疗设备、电力能源、交通运输、机械工程等领域，如超导电缆、超导限流器、超导储能、超导发电机等。根据《今日科技》杂质中刊登的科技舆情分析研究所文章《超导体：2020年潜在市场规模达1万亿元》，上游我国有较为明显的优势，不论是第一代超导材料还是第二代超导材料，都需要使用中国具有优势资源的稀有小金属为主要原材料。特别是第二代YBCO中的稀土钇是中国具有战略性资源的重稀土主要成份。中游的超导材料是超导产业链中毛利率最高的环节，毛利率水平达到50%以上；目前国内超导材料主要是依赖于美国和日本进口，价格昂贵，占超导应用产品50%左右的成本。从整个产业链价值看，超导材料占超导设备40%-50%的成本。我国在超导材料及其应用领域总体上处于国际先进行列，基本掌握了各种实用化超导材料的制备技术，在多个应用方面也取得了良好的发展。

根据《今日科技》杂质中刊登的科技舆情分析研究所文章《超导体：2020年潜在市场规模达1万亿元》，国际超导产业研究中心预测，到2020年，超导产业将会形成总量为 1500-2000亿美元的巨大国际市场。美国应用超导会议预测，预计到 2020年,全世界超导电缆应用的总市场将达到2440亿美元，约占全球电缆市场的5%。 Market Research 最新发布的研究报告显示，预计到2022年，全球超导技术市场规模将增至58亿美元，期间年复合增率高达12.8%。随着技术的不断改进，高温超导需求将不断增加，尤其是在电力领域。从应用领域来说，磁共振成像将成为消费者应用需求最多的一个领域。从区域市场来看，随着工业发展步伐加快，亚太地区将成为最大的超导技术需求市场，尤其是中国、日本和印度这3个国家。高温超导：钇钡铜氧（YBCO）高温超导为主 YBCO 是二代高温超导在新型超导材料方面，人们一直希望能够获得低成本和高临界转变温度的材料。在20世纪的上半叶，科学家们在Pb、Nb、NbC、NbN、Nb3Sn和Nb-Al-Ge等各种元素、上千种合金材料和化合物中发现了超导特性，到了20世纪60年代后期，超导温度已经从Hg的4K上升到20K。到了20世纪80年代，超导材料飞跃式发展。

首先是 1986年4月，贝德罗兹（J. G. Bednorz）和缪勒（K.A. Muller）在 La-Ba-Cu-O系氧化物超导体中验证了其临界温度达到了35K，比之前的超导温度上升了10K多，这项工作在1998年被评为诺贝尔奖。此后，La-Ba-Cu-O 体系被大力发展。一年后的12 月，朱经武等公开说明他们发现了一种新的可工作在液氮温区内的超导材料，其临界温度超过了90K，至此，超导物理迈进了高温超导的时代。 1987年，来自中国科学院北京物理所的赵忠贤等公布了Y-Ba-Cu-O（YBCO）超导体系，它拥有92.8K的中点转变温度而且当温度降低到78.5K时，该超导体中出现电阻为零的现象。YBCO超导体化学式为YBa2Cu3O7，具有层状结构，堆叠 Y-BaO-CuO2-CuO-CuO2-BaO。此后的数十年间，超导物理的主要工作就变成了在此结构下的元素替换。特别是稀土元素Re（Re=La、Nd、Sm、Eu、Gd、Ho、Er 和 Lu）的替换。一系列的ReBa2Cu3O7-δ 超导体在80、90年代被制备出来。此后，一些复合材料的超导特性也被人发现，包括Bi-Sr-Ca-Cu-O，Tl-Ba-Ca-Cu-O和 Tl-Pb-Sr-Ca-Cu-O，他们的超导温度都超过了100K。