Исследовательская группа под руководством профессора Ма Яньвэя из Института электротехники (IEE) Китайской академии наук (CAS) установила новый рекорд по токопроводящим характеристикам сверхпроводящих проводов на основе железа.
Их прорыв
Группа использовала новую стратегию для создания центров закрепления потока высокой плотности с помощью асимметричного поля напряжения. Это позволило значительно улучшить токопроводящие характеристики проводов. Результаты опубликованы в журнале Advanced Materials.
Роль установки CHMFL
Ключевую роль в достижении этого результата сыграла установка Steady High Magnetic Field Facility (CHMFL) в Институте физики в Хэфэе (CAS). Магнитная система WM5 с водяным охлаждением предоставила необходимую экспериментальную поддержку для проверки характеристик проводов.
Значение сверхпроводников на основе железа
Сверхпроводники на основе железа считаются ключевыми материалами для технологий следующего поколения, работающих в сильных магнитных полях, таких как ускорители частиц, термоядерные устройства и системы магнитно-резонансной томографии. Они сочетают в себе высокие критические поля, низкую анизотропию и экономическую эффективность, но их хрупкие кристаллические решётки затрудняют создание плотных центров закрепления потока, необходимых для пропускания больших токов без потерь.
Инновационный подход
В этом исследовании учёные разработали инновационный подход, основанный на асимметричных полях напряжения. Используя масштабируемую технологию экструзии, они достигли синергетического контроля над гидростатическим давлением и напряжением сдвига, индуцируя локализованные сдвиги решётки и скручивание в жёсткой кристаллической структуре. Этот процесс создал высокую плотность дислокаций, которые были дополнительно оптимизированы с помощью термической обработки для формирования упорядоченных массивов — создавая эффективную сеть центров закрепления потока.
Результаты
Результаты впечатляют. Критическая плотность тока (Jc) усовершенствованных проводов резко возросла: при 10 тесла (Т) Jc увеличилась с 1,5×10⁵ А/см² до 4,5×10⁵ А/см², а при 30 Т достигла 2,1×10⁵ А/см² — в пять раз выше предыдущих показателей, установив новый мировой рекорд для сверхпроводящих проводов на основе железа.
«Тестирование этих высокопроизводительных проводов потребовало магнитных полей выше 30 Т, что стало возможным благодаря CHMFL», — пояснил профессор Ма. «Его магнит WM5 с водяным охлаждением обеспечил необходимые экспериментальные условия для проверки токопроводящих возможностей проводов в таких экстремальных условиях, гарантируя надёжность прорыва».
Перспективы
Это исследование открывает новый, недорогой путь для разработки высокопроизводительных сверхпроводящих проводов на основе железа, ускоряя их практическое применение в передовых технологиях, работающих в сильных магнитных полях.
Предоставлено Китайской академией наук.