“温室超导”频频出境，目前仅限于人类美好幻想

引言：7月22日，韩国研究团队表示在常压条件下，一种改性的铅磷灰石（LK-99），能够在127℃以下表现为超导体，而在今年3月份美国Ranga Dias团队也表示发现温室超导，但同样未被证实。超导材料对人类影响较大，在温室超导方面热度更是全球聚焦，如果该成果被验证为真，人类将进入“超导时代”，能源、交通、量子计算等多领域将迎来根本性变革。

(资料图)

革命性产品，超导材料热度不断

立足科技前沿，探索从未中断；超导材料是一种在一定条件下，电阻为零、内部磁场为零、电磁场量子化的新型材料。

①低温超导存在约零下200摄氏度以下，也就是在液氦环境中，主要材质的包括化合物、金属等。目前全球超导市场以低温超导为主，占超导市场总量的90%以上，而医院的MRI（核磁共振成像仪）是低温超导材料最主要的应用领域。

②高温超导材料产品冷却液多为液氨，这里的高温只是相对低温超导温度高而已，相对人类来说依旧很低，使用环境大约在-200到0摄氏度，材料主要有陶瓷、金属氧化物等。随着高温超导体临界温度的提高，使高温超导体的应用领域更加广泛，如超导磁流体发电、高温变压器、超导储能等。

③温室超导一般是零上温度以及正常环境大气压强（常温常压），目前还处于研发探索阶段，低温超导和高温超导都过来了，相信未来某一天温室超导必然实现。而且近几年有过国外相关团队表示发现温室超导，但均未被证实，闹了个大乌龙，但是掀起全球的研究热潮。

产业持续完善，商业化进行中；超导行业产业链包括上游的矿产资源钛矿、铌矿、锡矿、 钇钡矿等，中游的超导带材厂商，下游的超导磁体以及终端设备制造商。低温和高温超导尚处不同产业化阶段，目前国内以低温超导材料为主，高温超导材料仍处于产业化初期；温室超导处于概念阶段。

超导材料优势显著，发展潜力巨大

应用领域广、市场潜力大；超导材料的应用主要有：

①利用材料的超导电性，应用于电缆、电机、受控热核反应、储能等；

②利用材料的完全抗磁性，应用于离子加速器、轴承、悬浮列车等；

③利用约瑟夫森效应，应用于精密测量仪表以及辐射探测器、逻辑元件等。

目前的超导材料的应用局限于低温和高压环境，如果室温常压超导材料取得突破，将在能源、交通、计算、医疗检测等诸多领域产生变革：

1、更高效的能源传输与存储：据统计，用铜或铝导线输电，约有15%的电能损耗在输电线路上，光是在国内，每年损失的电力即达1,000多亿度。若改为超导输电，节省的电能相当于新建数十个大型发电厂；

2、更高速的交通方式：室温常压超导材料将进一步推动磁悬浮列车的发展落地，助力电动汽车续航能力；

3、更快的信息处理速度：在低温环境下超导材料呈现量子特性，可被用于量子计算机的搭建，其运算速度比高性能集成电路的快10～20倍，功耗只有四分之一；

4、更先进的治疗手段：超导材料在医学领域中被应用于精密检测，推动医疗设备的小型化和便携化。

技术持续迭代、低成本优势明显；制约超导发展有两个因素：一是材料成本，另一个就是低温限制。当下用的低温超导和高温超导，都要在液氢和液氮的温度下维持超导特性，消耗的能量很大，但超导的主要应用目的之一就是为了减少能源损耗。虽然许多种材料都可以成为超导体，但它们往往需要冷却到非常低的温度或承受极大的压力，这意味着它们无法在实际中应用，极大地限制了超导材料的应用。

由此可见，若是实现温室超导的开发，既不受温度和气压环境的约束就可以试用超导材料，只考虑制备工艺的成本，从而实现超导材料的普及推广。

符合双碳改革、政策持续推动；超导材料作为国家战略前沿材料，国家高度重视。相关部门为了鼓励和规范着行业健康有序发展，先后出台了一系列政策对超导产业予以支持，如2006年国家“863”计划“、《“十三五”国家战略性新兴产业发展规划》、《“十四五”原材料工业发展规划》等，超导材料享受政策红利，具备强劲产业势能。

超导零电阻特性使得下游产品应用更节省能耗，符合“双碳”目标，政策驱动下，超导电缆、医疗诊断等应用端正从示范工程走向规模化铺设，超导设备迎来规模化放量，未来超导行业将保持快速增长。

温室超导突破枷锁，有望深刻变革世界

核磁共振渗透率剧增，居民看病成本下降；MRI已成为目前最重要的医疗影像诊断之一，目前国内MRI市场基本上被国外公司（GE、PHILIPS、SIEMENS）垄断。MRI一旦开机就不能关了，除非坏了要维修，失超一次损失40万左右，同时液氦会挥发，3-4个月需要补充一次。目前国内MRI价格昂贵，多数中、小医院无法负担，相较欧美等发达国家差距较大。

若是温室超导成功研发，磁共振会变得平价及小巧，普通的做一次和现在b超差不多，其高精度和高灵敏度将提供更准确的诊断结果，并且加速医学ai诊断的进程。同时医院MRI渗透率急剧增加，目前MRI国内渗透率约为17%，由此可见增长空间巨大。

光刻机换到超车，国内外格局改变；我国在芯片领域一直存在短板，由于缺少制造芯片必须用到的光刻机，我国始终没能突破先进制程芯片的瓶颈。相比硅芯片，超导量子芯片的计算速度是传统芯片的几百倍，早在2021年底，浙江大学在杭州科创中心发布“莫干1号”“天目1号”超导量子芯片学术成果，但是对研制技术提出了高的要求，同时需要克服的困难很多。

超导量子芯片采用的是光作为载体，利用超导材料的独特性质通过控制量子比特的能级和耦合关系来实现量子计算，无需依赖光刻机技术。这就意味着，若是温室超导成功发现，超导量子芯片能够实现量产，过去在光刻机领域呈现寡头垄断的欧美高端光刻机可能会面临被淘汰的风险。

可控核聚变近在咫尺，实现能源自由；目前可控核聚变技术仍处于研究阶段，但它具有巨大的潜力，有望彻底改变人类的能源和技术格局。可控核聚变可以为人类提供清洁、安全、可持续的能源，解决人类面临的能源危机，可以使人类在太空探索中取得更大的突破，开拓新的天地。

可控核聚变目前限制是爆炸的能量太大，磁场不够大，约束不住爆炸产生的各种高能粒子。常温超导材料具有零电阻和高磁导率的特性，这使得它们非常适合可控核聚变反应堆，可以用来制造强大的磁场，如果室温超导成功，不说马上实现可控核聚变，加速可控核聚变研究周期，研发进程保守预计节省20年左右。

小结：目前超导材料行业规模较小，仅仅是应用于少部分行业，成本较高，难以大范围普及。若是温室超导技术被发现，那将是颠覆性的改变，超导行业规模将成指数级别增长，特高压也就用不上了，也会让光刻机的相对劣势瞬间变得不那么重要，国产替代将会成为新的浪潮。

来源：泡财经

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