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今年以来,室温超导不断撩拨着科技界和金融界的心弦。谁抢占了室温超导的先机,谁就将引领第四次工业革命。
日前韩国科学家声称已经制造出世界首个室温常压超导材料,这种掺杂铜的铅磷灰石被命名为LK-99。该团队认为LK-99带来室温超导领域的重大突破,临界温度仅有127摄氏度,这将开启全新的历史时代。
韩国科学家已经在预印本系统arXiv提交两篇论文,但还没有经过同行的评议。该团队中的一名科学家表示,LK-99室温超导材料或许在一个月之内被复制。
然而,LK-99已经在世界范围内引起轩然大波。这不是室温超导第一次进入大众的视野,就在3月召开的美国物理学会年会上,罗切斯特大学知名专家迪亚斯副教授(Ranga Dias)郑重宣布已经发现了特殊材料三元镥-氮-氢(NDLH),可以在21摄氏度和1GPa的条件下实现超导性,《自然》杂志刊发具体的研究成果。然而,迪亚斯的研究成果遭到多个研究团队的质疑。
如果人类发现了室温常压超导材料,这意味着仅存在于科幻小说的装置将成为现实,一切用到电的地方都将迎来一场革命。这种级别的研究成果不仅将轻易获得诺贝尔奖,更是拥有无限广阔的市场前景。
A股投资者对这一革命性的研究成果兴趣浓厚,不少小伙伴连夜学习了室温超导的基础理论。超导概念股出现了异动,部分股票甚至出现了多次涨停。
今天,我们就来深度研究室温超导这个热门话题,寻找其中蕴藏的投资机遇。
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1、室温超导再迎重大进展,韩国科学家发布重磅研究成果
室温超导引起这么大的关注,还要从物质导电性能说起。一般情况下,按照导电性能优劣,物质可以分为绝缘体、半导体、导体、超导体。
绝缘体几乎不导电,物质内部几乎没有自由电子。与绝缘体相反,导体易于传导电流、电阻率较小,内部具有较多电子。半导体导电能力介于绝缘体和导体之间,已经成为芯片、光伏的重要材料。
与上述三种物质不同,超导体在某种条件下出现电阻为零、排斥磁力线的性质。这些特质使得超导体拥有多种独特的性质,电流流经超导体不会出现压降,也不会发热,可以实现无衰减传输。
超导体还可以产生超大磁场,这可以用来超导核磁共振,更好地探明人体软组织的变化。科学家还利用超导体生产了超导计算机,运算速度远比集成电路要快。
然而,实现超导却极为困难。早在1911年,科学家便在低温的情况下发现了超导现象,汞成为人类发现的首个超导体。
此后,科学家不断寻找超导体。由于超导体经常要在极低温度环境下实现超导,这就极大增加了超导材料的使用成本,使得这种颠覆性的材料难以被大规模应用。
为了寻找可以大规模应用的超导体材料,美国科学家迪亚斯不断在室温超导上做文章。早在2020年,迪亚斯团队便宣布在15摄氏度实验室环境下,发现了碳、硫、氢化合物的超导性,但是压强要达到267GPa,这相当于大气压的267万倍。尽管这一方法实现了室温超导,但是极端高压实现难度要比降低温度还要难。
3年之后,迪亚斯团队再次带来重大研究成果,在室温条件下将实现超导的压强降至1GPa。除了室温超导之外,迪亚斯也成功合成了金属氢。然而,迪亚斯的研究再次遭遇众多科学家的质疑。
7月底,韩国研究团队声称已经制造出世界首个室温常压超导材料LK-99,这个难度比迪亚斯的研究还要高。
当前多个研究团队均在验证韩国科学家的发现,美国劳伦斯伯克利国家实验室(LBNL)通过计算机模拟计算,支持LK-99能够成为室温超导材料。
2、两代高温超导体各有特色,中国科学家持续攻关
根据超导实现的温度,超导体可以被分为低温超导体和高温超导体。这里的高温、低温是相对于液氮温度来说的,高温超导体实现温度一般要高于液氮温度,也就是高于零下196摄氏度。
当前第一代高温超导材料处于市场主体地位,主要是由铋、锶、钙、铜四种元素合成的铋锶钙铜氧(BSCCO)。第一代高温超导材料经过多年的研究,产业化程度比较成熟。
铋锶钙铜氧是多相陶瓷氧化物超导体,可以用来制造电机、变压器、电缆等产品。铋锶钙铜氧由于加工性能较差,一般制作成板材、线材等材料使用。
在全球市场中,第一代高温超导材料主要厂商包括美国Bruker、诺而达、古河电工、住友电工等,五大巨头市占率达到80%。我国多家企业已经在第一代高温超导材料实现突破,产品性能已经能够满足实际需求,西部超导、永鼎股份、汉缆股份等企业是代表性企业。
当前第二代高温超导材料钇钡铜氧(YBCO)已经成为行业发展热点,该类超导体是美国科学家于1987年发现的,具有临界转变温度较高、临界电流密度高等优势。与第一代材料相比,钇钡铜氧超导材料载流能力更强,结构也相对简单。
钇钡铜氧超导材料已经运用于超导计算机、磁悬浮列车、核磁共振等领域,发挥着日益重要的作用。
根据贝哲斯咨询预测,2021年全球超导体市场规模已经突破550亿元,到2027年有望突破900亿元。
我国科研院所、企业一直在攻关超导体领域,早在2021年便制备出国内首根千米级MgB2长线,成为美国、意大利之后第三个掌握关键技术的国家。在2021年,上海投运了全球第一条千伏公里级超导电缆,这引领全球超导体技术的进步。
3、超导体概念股简介
根据iFinD数据库显示,超导体概念股包含永鼎股份、百利电气、宝胜股份、中孚实业、联创光电、中天科技、西部超导、东方钽业等。
永鼎股份:公司由单一通信线缆制造商发展成了通信全产业链覆盖的业界领先企业,公司加速推动强磁场应用的高温超导材料的产业化。
百利电气:公司从事于电气设备和钨钼制品及管理咨询服务的制造业企业,公司已经研发超导限流器。
宝胜股份:无卤低烟辐照电缆料等新材料与航空线缆EWIS技术全国领先,公司是中国航空工业集团有限公司旗下的上市公司。
中孚实业:国内西北原铝重要输出地和国内四大铝加工产业基地之一,公司承担的国家“863”计划重点项目“高温超导电缆示范工程”,顺利通过国家科技部验收。
联创光电:集LED、线缆、智能控制模块和军工产业于一体的光电子骨干企业,公司计划在铝产业集中的区域附近布局超导产业园。
中天科技:国内光电缆品种最齐全的企业,拥有海底光缆制造的核心技术,公司已经建立了高温超导产品产业化能力。
西部超导:国内超导领域龙头,航空用钛合金材料的主要研发生产基地。公司是国内唯一低温超导线材商业化生产的企业,是目前全球唯一的铌钛锭棒、超导线材、超导磁体的全流程生产企业。
东方钽业:大型稀有金属生产企业,中国最大的钽铌专业研发生产厂家。公司参与了国内外大多数超导项目材料供应,国际合作进一步扩大,成功中标中科院近物所项目。
李泉(投资顾问执业编号:S0930622070004;基金从业编号:A20211203001155)
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