核心要点:
1)短时间内难证伪,因为韩国团队也是通过多次实验才得到的材料
2)对超导材料进行了详细介绍
3)商业化的节奏
S美国超导(AMSC)S S金徽股份(sh603132)S S联创光电(sh600363)S
Q:韩国室温超导情况
它这次的材料体系首先比美国迪亚斯在3月份物理协会上报道的超导体看起来更靠谱一些,因为美国迪亚斯的报道是近常压,但也是一万个大气压下294K的超导体,相当于超导转变温度是21度;韩国人这次的报道则是不需要压力,超导转变温度最高达到400K,相当于127度。韩国这次超导,如果是真的超导体,那么意义极大,因为127度与室温20度存在107度的温差,空间很大。目前还不能证明这是真正的超导体,从报告来看,它的许多测量都存在问题,但也不能证明是错误的。
从材料体系来看,应该是有一定的超导现象,至少有一定的抗磁性在里面,但是否是因为超导而产生的抗磁性还有待重复证明。从报道结果来看是有瑕疵的,但有可能有超导性。对整个超导领域来说是一个信号,启发通过材料体系来实现超导。它的材料体系有氧、磷、铅、铜等等,都是易得且便宜的,如果用锌或铅锌进行替代,有可能呈现出更完整的超导性。研究新的材料体系意义还是非常大的。
第一,实验体系需要其他实验室验证。第二,实验数据是真实的还是造假的。第三,测量方面的误差可能导致误认的实验现象。
Nature拒收了韩国的报告。这次韩国的实验体系相对来说比较容易复刻,是磷酸根加氧,而之前美国迪亚斯的不易复刻。这次一两个星期之内就可能有实验室复刻,很快能得到证明。
Q:如果韩国的是真的,那么和室温一百多度的温差,是要改进之后才能更好地使用吗?
不是。我们用超导材料做的装备一定是工作在20度,和127度差了107度,器件在工作过程中,就算遇到高温,提高到40多度,也一直保持在127度以下,都能正常使用,所以它的富余度很大,和以往的超导体相比有更大的优势。所以说它的意义非常大,如果是真的,那么有可能颠覆现在的材料体系。
Q:国内有一些学校在做这个的重复性实验,那么初步看下来是有可能实现的吗?
现在虽然理解高温超导体很难,但是可能确实存在。一个是寻找新的东西,一个是发掘它的应用。超导体电阻为零,任何超导体都有一个本征的临界超导电流,现在发现的上千种超导体里,临界电流能够满足实际的应用的并不多,只有五六种材料满足。所以发现新超导体的物理意义很大,但能得到实际应用的概率很小。
Q:现在我们国内能做到实际应用的超导材料主要是铜氧那一类的吗?
现在国内的一个是西部超导做的铌三锡,已经应用在了核磁共振成像,一些低温科学工程比如对撞机、离子加速器、核聚变演示装置等等,工作在4.2K的温区;另一类是77K的钇钡铜氧,国内以东部超导、上海超导、上创超导三家公司为主,商业化应用主要是做一些小的科学装置,还有感应加热,瞄准核聚变,国内也成立了三家核聚变公司,未来发展方向都是基于钇钡铜氧带材。
Q:就商业化用途来看,钇钡铜氧是比较好的吗?
从本征参量来讲的话,它是最好的。一个是载流能力最强,一个是它的磁场是最强的。
Q:电力输送这一类常规应用里面,这些材料体系还是没有大的市场吗?
上海做了1.2公里的超导电缆,深圳平安大厦下面也做了400米的超导电缆,都用的钇钡铜氧。上海现在推的五公里左右的电缆也是基于钇钡铜氧。现在的超导电缆、感应加热、核聚变对带材的需求还是比较大的。
Q:这些材料现在在应用端会有什么障碍困难吗?
一个是带材的稳定性,一个是带材的成本,制约了真正大规模的应用。带材的成本目前来讲还是比较大的,一般情况下一米大概是一百块钱左右,低的可以到60块钱左右,性能稍微差一些。
Q:成本为什么这么高呢?
钇钡铜氧材料不贵,实际上很便宜。一个是在成品率方面有问题,另一个总体的产能比较小,相关配套的产业也比较贵,比如基带都是从国外买的,一公斤也是一两千块钱。类似的抛光、电镀这些成本也都是比较高的。同时需求量也没有上来,产能规模太小,上海超导产能不到一千公里一年,东部超导三百公里左右。核聚变一个线圈就要四五百公里,现在的产能完全满足不了。满足不了就要扩产,现在上海几家公司好像都要扩产。
像加热、电机、磁悬浮这些领域,随着带材工艺稳定性的提升,综合性能的进一步提高,用起来比较皮实的时候,可以得到进一步应用。
Q:像这些材料实际应用的时候,客户有什么反馈吗?需不需要经常进行维护和替换?
带材整体的结构和各方面问题在不断改进,现在已经比以前强太多了。带材就封装一个问题,带材本身结构比较复杂,如果封装的好,使用就没问题。还有一个问题就是,现在的温度毕竟是在液氮温区,从低温到常温下,有热应力的问题,这些都需要带材的生产商和应用商去对接。慢慢的其实很多问题都解决了。
Q:产能扩张的约束是在什么地方?
主要是工艺装备的问题。现在厂家基本都是在外面加工,很多东西都是自己设计,没有自己的生产厂家。产能扩张要在新的设备里有所改进。
现在生产厂家做出的带材水平都在100安培左右(一根四毫米宽的带材),但实际上带材的本征性能可以很高,实验室可以做到300或500。厂家都在改进的过程中,有很多研发的工作在里面。
Q:整个改进还是材料里面元素的掺杂、比例上吗?
是的。包括核聚变、感应加热对低温性能有比较高的要求,东超带材的低温性能就比较好一些,而上海超导和上创超导因为工艺不一样,要提高低温性能就比较难一些。
Q:用户对价格的敏感度如何?
电力领域的话会在乎这些成本问题,核聚变、核磁共振成像就不太在乎成本。感应加热领域虽然在乎成本,但是综合来算还是比传统方式低一些。
Q:您觉得超导材料成本低到什么程度的时候,会迎来快速商业化呢?
现在用的人已经是越来越多了,现在的成本已经在100块钱以下了。我认为如果成本在50以下了,就可以做到。很快也能达到50以下了。
Q:哪几个市场需求会大一点呢?体量大概有多大?
这个我没有详细研究过,但我感觉未来几年可能核聚变对材料的需求量会比较大。
Q:核聚变主要是用在什么地方?
就是能源能量,做聚变反应堆。
Q:您觉得商业化电缆什么时候能发展起来?
可能需要国家来推这个事情。从企业方面来讲,上海超导已经证明了这个在节能
方面还是比较好的。但是对国网来讲,电缆行业安全和稳定是第一位的,钇钡铜
氧现在面临的最大问题是低温问题,如果能把低温制冷系统做的非常可靠,那超导电缆的发展应该是很快的。
Q:所以低温超导实际上成本是比较高的?
是的。所以说这次的室温超导意义很重大。电网不积极的原因就在于不清楚制冷系统的作用,不信任超导电缆。
Q:现在制冷系统都是用液氮吗?
是的。上海超导是泡在液氮里面的,但由于接头、电阻的问题,会有液氮的蒸发,所以一直在接着制冷机,把蒸发的液氮补回来。
Q:看网上信息说这周末就会有实验室做出这次韩国的实验结果验证,这个属实吗?
快的话可能这周末会出来,但也不是那么容易的。材料想要真的做的和韩国一模一样可能也要两个星期吧。
Q:如果真的做成了,那是不是国内也可以用这个材料去做研发了?
即便是真的成了,这个材料应用在电力、聚变这些方面的可能性也是比较低的。这个体系现在与应用相关的参量我还没有看到很好的数据。等到它的本征性能数据都出来以后才能做出判断。
Q:国内生产带材的设备有哪些?
低温超导基本采用的是熔炼的方法,就是熔炼炉;高温超导也类似这种方法,但它是用粉末装管的方法;钇钡铜氧这个体系材料主要采用做涂层、做薄膜的方法。
Q:这些设备不构成约束?
前面的装备不构成约束,因为也是比较传统的了;钇钡铜氧的装备还是比较关键的,每一家都有自己的know how,里面需要很多关键技术。
Q:韩国这个材料现在众说纷纭,几分真几分假?
没有官方说法,虽然目前大部分实验室的结果都是只有抗磁性、超导不明显,但因为这个材料的纯度、理化性质是可以改进和优化的,同时韩国人的思路可以发散到其他材料的研究中,所以很难说在韩国人思路的基础上,最后会不会真的成功实现,科研不像网上说的那么快,还需要时间,但确实不能低估全世界实验室都开动起来之后的科研能力。除此之外韩国人可能隐瞒了关键步骤,合成过程的后半段需要有氧气进入,而且适当振动熔液才能得到合格的晶体,之后他们可能还会发布修改后的论文。
Q:如果最终能兑现,对磷、铜、铅的影响具体如何?
他这个前驱体主要是铅磷灰石,然后主要的原料是氧化铅、硫化铅及铜。因此铅和铜更重要,磷其实不重要,但铜的原本的需求总量和铅不是一个量级的,所以如果真的做出来肯定是对铅金属的需求影响最大;
Q:今年为什么频繁出现室温超导的研究成果?
这几年全球做这方面研究的学者明显增加,产业资源也在倾斜,所以韩国人这次并不是偶然
Q:看到这两天又公布了其他的室温超导?
你说的是美国那个穿孔碳基材料吧,这个也还没验证,但可以看出韩国这次事件对全球的研发速度有较强的促进作用
Q:现在大多数超导企业做的都是高温超导,对他们的影响?
韩国的超导材料制备条件其实是比较简单的,也就是说他们公布开来以后,基本上大学实验室都可以做,因为制备设备及原料都是比较好获取的,所以现在学界主要的方向在于验证这种新材料背后的一些超导属性。室温超导理论上和高温超导间确实存在竞争关系,不过现在比如国内主要超导企业,比如上海超导和联创这些公司,不只是在材料上,在应用端的装备集成上也有技术积累,所以既然是全新的东西都在同一起跑线,高温超导的企业依然有竞争优势
Q:室温超导如果实现对制造业的影响有多大?
如果真的实现,确实是如大家所想的可能会带来制造业的新一轮革命,人类制造业目前最大的困境无非就是能源数量和能源使用效率,新能源解决前者,室温超导解决后者,带来的产业增量+产业替代应该是十万亿级别起步;现在你们可能更关注有关的上游的材料,但目前的情况是材料的技术路线不确定性很强,我们也不知道最终哪个材料能跑出来,反而下游确定性更强,只要有一个材料能跑通,那么下游就能显著受益,比如机器人、医疗设备、电网、高铁等行业,都会迎来大变革;
Q:可以具体说说对机器人的影响吗?
影响很大,比如超导材料可以很大提升电机的效率、减小体积,然后室温超导体可以大幅降低传感器成本,增加其灵敏度,同时超导的磁悬浮性质可以明显减小摩擦,机械的制动效率和速度会很快增加,会给机器人性能带来指数级别的提升。所以如果后面室温超导从实验室到量产的进展比较顺利,机器人企业应该会非常愿意尝试,因为本身产业资本好像就很灵活,所以机器人应该是最先兑现增量的下游之一;当然对电动汽车的影响也差不多,也给带来降本增效,对所有电能相关的行业都有巨大影响
(更多文章首发于同名gz号:周期合伙人)