核聚变技术取得“突破性进展”:美国能源部于当地时间12月13日宣布，美国科研人员在研究核聚变能源方面取得了“重大科学突破”——劳伦斯利弗莫尔国家实验室(LLNL)的科研人员在一次惯性约束聚变实验中，首次实现了核聚变产出大于投入的“净能量增益”。该次实验使核聚变原理的得到了概念验证，引发了市场对核聚变技术的密切关注。相比惯性约東聚变用到的激光点火装置，磁约束聚变技术用到的托卡马克装置能更长时间地约束高温等离子体,实现可自持的核反应，具备更广阔的发展前景。而托卡马克装置使用的核心材料,就是超导材料;
　　前沿新材料:超导材料是指具有在一定的低温条件下具有完全导电性(直流电阻为0)和完全抗磁性的材料。超导材料的诞生要追溯至1911年,荷兰物理学家昂尼斯在探索金属电阻与温度之间的关系时发现，金属汞温度降至-269C左右时电阻近乎消失，从而发现了超导电性规律;随后，迈斯纳和BCS理论分别解释了超导体的完全抗磁性和宏观量子效应，共同从理论角度奠定了超导体的基本特性;
　　追求更高的临界温度:人们不断追求在更高的临界温度(Tc)下实现材料的超导性,已实现更多的规模化应用可能。1986年发现的铜氧化物超导体和2008年问世的铁基超导体不断掀起了人们对高温超导体的研究热潮，更多具备更高临界温度的超导体也随着人们的实验探究而陆续问世。放眼未来，寻找能在较低压力下大规模应用的室温超导体是超导研究人员的心之所向;
　　低温和高温超导尚处不同产业化阶段:超导体按照临界温度可被分为低温超导(Tc<25K)和高温超导材料(Tc≥25K)。目前国内低温超导材料及应用占超导市场总量的90%以上,高温超导材料仍处于产业化初期。已实现商业化的低温超导材料主要为铌基超导线材(NbTi和Nb3Sn)，具备实用价值的高温超导材料主要包括铋系(BSCCO)、钇系(YBC0).二硼化镁(MgB2)超导材料及铁基超导材料等;
　　 超导的应用具备前瞻性和战略性意义:低温超导材料的需求端驱动力主要包括MRI. MCZ,加速器、受控热核聚变等终端应用的跨阶段式成长。短期内，医用领域磁共振成像仪用MRI超导线材的需求有望补偿式增长;中期来看，大尺寸半导体级单晶硅的技术迭代升级将加速国产化替代并拉动MCZ市场的发展，重离子加速器项目等国家重点工程也将成为低温超导材料下游需求驱动;长期来看，超导业务的长期发展愿景将聚焦于磁约束受控核聚变以及超导磁悬浮等项目,受控核聚变技术若能取得突破，将成就能源革命的终极幻想。高温超导材料下游终端应用涉及各类电力电子设备行业，待材料性价比、低温制冷系统的稳定性等各项难点被逐步优化和攻克后，高温超导材料的规模化应用指日可待;
　　投资建议:超导材料立足于科技前沿，其产业和下游应用具备前瞻性和战略性。未来科技创新的进步有利于推进超导产业的全方位提升,超导材料及应用的战略性发展将极大地满足一国的安全需求、社会发展需求、能源战略需求。低温超导材料的生产和应用已较为成熟，建议关注相关受益公司:西部超导、宁波健信、潍坊新力等:高温超导材料的规模化应用有望待各项重难点被逐步攻克后成为现实相关受益公司包括:西部超导、英纳超导、汉缆股份、永鼎股份等。
　　风险提示:原材料价格大幅抬升、下游需求增长与国产化替代进程不及预期、下游领域技术路径变更、产业化进程不及预期等。
　　

研究报告全文：1ReviewofSuperconductingPropertiesofMgB2发布单位发布时间政策名称主要内容研发核磁共振用关键超导材料高性能涂层导体长带十二五材料领域2013科技部2012年4月材以及基于高性能超导材料的超导限流器和滤波器并年度备选项目征集指南实现应用高度关注颠覆性新材料对传统材料的影响做好超导国务院2015年5月中国制造2025材料纳米材料石墨烯生物基材料等战略前沿材料提前布局和研制加快基础材料升级换代开发智能材料超导材料纳米材料石墨烯超材关于印发产业技术创新能料生物基材料3D打印材料极端环境用材料等前工信部2016年10月力发展规划2016-2020的沿新材料突破先进熔炼凝固成型气相沉积等通知静压高效合成结构设计等核心工艺开发智能材料仿生材料超材料低成本增材制造材料和新型超导材料积极参与国际热核聚变实验堆十三五国家战略性新国务院2016年11月计划不断完善全超导托卡马克核聚变实验装置等国兴产业发展规划家重大科技基础设施开展实验堆概念设计关键技术和重要部件研发加强超导材料基础研究工程技术和产业化应用研工信部发究积极开发新型低温超导材料钇钡铜氧等高温改委科技2016年12月新材料产业发展指南超导材料强磁场用高性能超导线材低成本高温部财政部超导千米长线等在电力输送医疗器械等领域实现应用发改委能源生产和消费革命战略开展前沿性创新研究加快研发氢能石墨烯超导2017年5月能源局2016-2030材料等技术关于发布2017年工业转型工信部关键基础材料重点支持高温超导材料生物基材料2017年5月升级中国制造2025资金财政部石墨烯特种陶瓷和人工晶体等新材料工作指南的通知十三五材料领域科技以超导材料智能仿生超材料极端环境材料等前科技部2017年5月创新专项规划沿新材料为突破口抢占材料前沿制高点实施前沿材料前瞻布局行动支持科研单位联合企工信部科业把握新材料技术与信息技术纳米技术智能技十四五原材料工业发技部自然2021年12月术等融合发展趋势发展超导材料智能仿生增材展规划资源部制造材料等推动新的主干材料体系化发展强化应用领域的支持和引导应用领域所用材料MRI磁共振成像仪NbTiMCZ磁控直拉单晶硅技术NbTiNMR核磁共振谱仪主要是Nb3Sn部分NbTiITER国际热核聚变实验堆Nb3SnNbTi加速器NbTiNbTiNb3Sn超导设备公司名称超导磁体锭棒线材青铜法内锡法MRINMR电力装备西部超导宁波健信潍坊新力南京景泉成都奥泰苏州安科国内东软医疗上海联影鑫高益大连金山广东电网江苏中天美国ATI英国Oxford德国Bruker英国Luvata日本JASTEC国外美国GE德国Siemens荷兰Philips日本JEOL美国Varian德国Nexans20202020产品名称产品图片主要用途NbTi超导线磁共振成像仪核磁共振谱仪磁控直拉单晶硅加速器磁悬浮核聚变国防军工超导线材等Nb3Sn超导线核磁共振谱仪磁悬浮核聚变国防军工等磁控直拉单晶硅加速器超导磁体磁悬浮国防军工等技术名称具体制备工艺及质量过程控制要求公司自主开发出NbTi超导线材用高均匀NbTi合金全新真空自耗熔炼和自由锻造技术有效避免Nb不熔块低温超导NbTi合的产生和气体杂质的引入提高合金组织均匀性为NbTi超导线材的批量化生产奠定了原料基础成为金批量化技术世界上能够批量生产超导用NbTi合金的两家公司之一1公司开发出核聚变用NbTi超导线材工程化生产技术发明了单重达450公斤的大型复合包套一次组装技术高临界电流密度线材塑形加工和时效热处理技术生产出最大长度达到9万米的多芯NbTi超导线材各项性能指标全部满足ITER项目技术要求2公司开发出MRI用NbTi超导线材导体结构设计NbTi超导线材工高尺寸精度加工高铜比线材镶嵌成型等工程化生产技术解决了长线性能和尺寸均匀性控制难题实现高程化生产技术性能MRI用NbTi超导线材量产已经为GESIEMENS批量供货打破了国际垄断填补了国内空白3公司突破了交流领域应用的万芯级超细芯丝NbTi超导线材复合包套组装长线加工和热处理制度等关键技术主要性能指标达到国际领先水平1公司解决了高性能内锡法Nb3Sn超导线材的导体设计CuNbSnTa多组元金属复合体塑性变形和大坯料Nb3Sn超导线材工制备等工程化生产技术难题最大长度达到10000米各项性能指标全部满足ITER项目和10T以上高程化生产技术场磁体技术要求2公司解决了青铜法Nb3Sn超导线材加工硬化难题实现了ITER用青铜法Nb3Sn超导线材长线连续加工各项性能指标满足核聚变和高场核磁共振谱仪技术要求超导线材无损检测公司开发出超导线材在线无损检测技术建立了完整的无损检测数据库解决了万米级长线连续无损检测难技术题保证了超导线材的结构完整性和质量稳定性公司自主研发的MCZ磁体是国内第一台专门用于磁控直拉单晶硅的高磁场强度超导磁体传导冷却类型MCZ已实现批量出口满足面向工程的电磁场设计需要开发了大型超导磁体绕制固化及低温杜瓦设计和制造制冷机直接冷却快速降温等全套超导磁体设计制造核心技术研发出特种磁体制备新技术并实现产业超导磁体制造技术化批量应用于国内外高能加速器制造领域实现中国首次向美国能源部稀有同位素加速器项目批量出口超导磁体公司开发了鞍型和制冷机直冷低温超导磁体大型高温超导磁体关键制备技术为兰州重离子加速器上海光源广东电网超导限流器提供了核心的超导磁体保障了国家重点工程建设公司自主开发了超导磁体的电磁场快速计算技术为超高速磁悬浮新材料研发等科研领域奠定了技术基础并提供相关产品服务高温超导材料制备公司发明了分步法合成元素掺杂粉末芯部增强导体结构制备出千米级MgB2带材参与研制出国际首台技术06TMgB2核磁共振成像仪公司自主开发出以粉末装管法高强度低损耗结构设计为核心的全套制备技术ITER605525040440347301294288287302351962015515410640日本美国德国韩国希腊芬兰意大利奥地利冰岛新西兰法国中国2500700005930360000193454438200047215500004485246256143314361484412171500135040000937300001000237892173818070200001549917615129305004043523843503973751000000201520162017201820192020201520162017201820192020我国MRI进口数量台我国MRI出口数量台我国MRI进口金额万美元我国MRI出口金额万美元40003803901609014448288263500801408030006987012069870622622234460602500100890505020008040401381150060524303010007552040287205001020100000020172018201920202017201820192020单晶硅市场规模亿元增速单晶硅消费量GW增速WindWind