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机械行业深度研究：超导材料供给危机，核聚变需求加速，谁在突破产能瓶颈？

为什么需要高温超导材料？（1）什么是超导材料？超导材料是指在满足临界条件时（临界温度 Tc、临界磁场 Hc、临界电流Ic），电阻突然变为零的材料，在可控核聚变、超导电力等方面应用广泛。在核聚变领域，超导材 料可用于制造超导磁体，而超导磁体成本约占托卡马克装置成本的30%-40%，是装置价值量最大环节，因此超导 材料在核聚变产业链里的地位较高。（2）为什么需要高温超导材料？在核聚变领域，低温超导磁体稳定运行最 高磁场强度在 15T 左右，高温超导磁体可达到 45.5T。更强的磁场可以延长等离子体约束时间，减少能量损失、 提升聚变反应率。随着高温超导行业技术成熟度提升以及价格的下降，高温超导磁体有望成为核聚变装置的未 来发展趋势。在目前国内外新建的核聚变装置中，高温超导已经成为主流路线。

如何看待高温超导材料的市场空间？（1）高温超导材料下游主要集中在两个方向：第一是强电方向，可用于增 强载流量，减轻电工装备的重量，如超导电缆、超导限流器、超导电机等；第二是高场方向，利用其大电流产 生的大磁场，服务于可控核聚变、大科学装置、医疗装备等领域。2024 年高温超导材料下游应用中，核聚变装 置磁体占比38%，已经成为最大单一应用场景。（2）在核聚变装置领域，当前商业化核聚变公司较多采用的紧凑 型托卡马克路径，单台装置对高温超导材料的需求在数千公里至数万公里不等，核聚变产业化提速将有效拉动 高温超导材料需求上行。赛迪数据预计 24-30 年全球可控核聚变装置用的高温超导材料市场规模将从 3 亿元提 升到 49 亿元，CAGR 为 59.3%。此外，如果结合超导电缆、超导磁控单晶炉、超导感应加热装置等场景的应用， 预计 24-30 年全球高温超导材料市场规模将从 7.9 亿元提升至 105.0 亿元，CAGR 为 53.9%。

如何看待高温超导材料的竞争格局？

（1）壁垒：行业壁垒主要体现为生产工艺路线较为复杂。第二代高温超导带材首先以哈氏合金基带为基底，然 后以多种金属或金属氧化物为靶材，使用离子束辅助沉积、脉冲激光沉积等方式，在基带上生成多种膜层，按 功能分为缓冲层、超导层和保护层，各膜层厚度在纳米级至微米级，对厂商的工艺成熟度和良率要求较高。 （2）格局：行业集中度高，产能严重紧缺，龙头厂商积极扩产。

高温超导材料技术壁垒较高，全球实现量产的企业较少。以供给能力划分，目前全球仅上海超导与 FFJ 实现了 年产量超过 1000 公里（12mm 宽），处于第一梯队。第二梯队包括 SuperPower、Fujikura、美国超导、东部超导 和上创超导等，年产量数十至数百公里不等。第三梯队包括 MetOx、SupremaTape 等，处于研发或送样阶段。

从供需关系上看，单台紧凑型托卡马克装置对高温超导材料的需求在数千公里至数万公里不等，核聚变产业化 提速拉动高温超导材料需求上行。例如，CFS 团队表示，目前在建的 SPARC 预计使用 1 万公里超导带材。但是供 给端，即便是全球超导带材龙头上海超导，其产能、产量也才在 2024 年刚刚实现突破 1000 公里（12mm 宽），远 远无法满足单台装置对高温超导材料的需求。当前，上海超导、东部超导、FFJ、SuperPower、SuNAM 等全球头 部厂商积极扩产以满足下游核聚变领域的高增需求。