有色、钢铁行业室温超导深度报告：室温超导，百年梦想，创新涌现

——室温超导深度报告 核心观点 ⚫LK-99室温超导体引发关注，超导特性仍有待证实。2023年7月22日，韩国研发团队发表了一篇关于名为LK-99的室温超导体的论文，发布后引发全球较多关注，并相继有实验室重复实验并给出初步结果，但目前仍有较大分歧，仍需要更多的实验研究和结果复现来证实。 ⚫LK-99利用巧妙晶体结构，基于简单的材料体系在常温常压下实现超导。目前的超导材料按临界温度可分为低温超导体、高温超导体，2008年发现的铁基超导体成为第二类突破40 K的高温超导家族，其块材最高超导转变温度为55 K，但至今尚未能突破液氮温区。而LK-99特殊之处在于是超导在常温常压下即可实现，并且材料体系简单。 证券分析师刘洋021-63325888*6084liuyang3@orientsec.com.cn执业证书编号：S0860520010002香港证监会牌照：BTB487 ⚫低温超导材料目前在商业化应用占主导地位，主要发挥抗磁特性。在有限温度下的零电阻、完全抗磁特性是超导体的核心特性。目前以𝑁𝑏𝑇𝑖和𝑁𝑏3𝑆𝑛为代表的低温超导材料，由于其具有优良的机械加工性能和成本优势，在商业化超导市场中处于主导地位。并且低温超导材料的绝大部分应用都是基于超导磁体产生的强磁场，主要应用领域包括MRI、ITER、加速器、科研用特种磁体等。此外，超导材料在磁悬浮、电缆等领域的应用逐渐拓宽，带来更大的社会经济效益。 证券分析师李一冉liyiran@orientsec.com.cn执业证书编号：S0860523040001 ⚫室温超导的实现或在电力输送、医疗、交通等领域迎来重大变革。零电阻有望极大提高能源效率，减少能源消耗，对环保和能源产业都具有重要价值；其次，室温超导技术可用于磁悬浮交通、医疗成像等领域，推动了技术革新和产业进步；室温超导的实现还可为量子计算等前沿科学研究提供新的技术支持。 联系人孟宪博mengxianbo@orientsec.com.cn 联系人滕朱军tengzhujun@orientsec.com.cn 投资建议与投资标的 联系人李柔璇lirouxuan@orientsec.com.cn 建议关注超导材料相关企业，如西部超导(688122，未评级)、东方钽业(000962，未评级)，及人造太阳项目中核聚变装置用PF/TF导体铠甲供应商久立特材(002318，买入)等，以及LK-99材料体系所需金属铅相关的上市公司驰宏锌锗(600497，买入)、豫光金铅(600531，未评级)、中金岭南(000060，未评级)等。 风险提示 超导材料研发不及预期的风险、室温超导体验证结果不及预期的风险、超导材料应用不及预期的风险。 目录 前言...............................................................................................................4 一、室温超导：百年梦想，创新涌现..............................................................5 1.1超导及超导材料体系：百年研究历程，向高温不断进发...............................................51.2 LK-99特殊之处：简单的材料体系，常温常压的超导条件............................................61.3 LK-99超导的可行性浅探：原理或可行，但仍需实验复现............................................6 二、超导材料应用现状：以低温超导材料为主，应用于医疗、科研等领域.....8 2.1 MRI用超导磁体............................................................................................................82.2核聚变..........................................................................................................................82.3超导磁悬浮...................................................................................................................92.4超导电缆....................................................................................................................10 三、室温超导实现远景：电力输送、医疗、交通等领域或迎来巨大变革.......12 3.1能源传输带来电力系统的重建....................................................................................123.2医疗、交通等领域迎来重大变革.................................................................................14 四、投资建议...............................................................................................15 风险提示......................................................................................................16 图表目录 图1：不同超导体的临界温度与发现时间.....................................................................................5图2：LK-99的晶体结构示意图....................................................................................................6图3：LK-99的制备工艺示意图....................................................................................................6图4：高场磁共振成像系统的发展历程.........................................................................................8图5：托卡马克结构......................................................................................................................9图6：ITER主体装置....................................................................................................................9图7：低温超导电动磁浮悬浮导向推进功能原理...........................................................................9图8：日本低温超导高速L0磁浮列车........................................................................................10图9：高温超导高速磁浮工程化样车外观及试验线.....................................................................10图10：超导电缆分解示意图.......................................................................................................11图11：10 kV滨星超导线...........................................................................................................11图12：100万千瓦电站的燃料消耗比例.....................................................................................12图13：西电东送路线图..............................................................................................................13 表1：核聚变的发电效率远高于其他能源（生产100万千瓦）...................................................13 前言 2023年7月22日，韩国Sukbae Lee, Jihoon Kim, Hyun-Tak Kim, Sungyeon Im, SooMin An,KeunHo Auh研 究 团 队 向 论 文 预 印 本 网 站Arxiv提 交 了 题 目 为 《Superconductor𝑷𝒃𝟏𝟎−x𝑪𝒖𝒙(𝑷𝑶𝟒)𝟔O showing levitation at room temperature and atmospheric pressure andmechanism》的论文（下文中均简称为“该论文”），首次揭示了一种名为LK-99的室温超导体的存在，给出了其具体的合成制备方法。根据该论文，LK-99为一种掺杂铜的铅磷灰石材料体系，其超导临界温度Tc高达约127摄氏度（400K），且在常压下即可实现超导。 该论文发布后，引发全球较多关注，并相继有实验室重复实验并给出初步结果。截止至2023年8月1日，已经有的理论和实验结果如下： （1）2023年7月29日，中科院和中国科学院大学的Junwen Lai, Jiangxu Li, Peitao Liu, YanSun, Xing-Qiu Chen研究团队向论文预印本网站Arxiv提交了题目为《First-principles study on theelectronic structure of𝑃𝑏10−x𝐶𝑢𝑥(𝑃𝑂4)6O(x=0, 1)》的论文。该论文通过第一性原理计算方法研究了LK-99的电子结构，发现LK-99在费米能级附近的能带结构展现出新颖的特性，这可能是导致其超导态的关键原因。 （2）2023年7月31日，美国劳伦斯-伯克利国家实验室的Sin´ead M. Griffin向论文预印本网站Arxiv提交了题目为《Origin of correlated isolated flat bands in copper-substituted lead phosphateapatite》的论文。该论文采