高性能超導導線制成
來源：科技日報 時間：2024-08-12 14:08
脈沖激光沉積技術用于加熱HTS導線，其中激光束燒蝕在基板上沉積為薄膜的材料。圖片來源：布法羅大學
美國布法羅大學領導的團隊研制出世界性能最高的高溫超導（HTS）導線段，為人類駕馭磁力開辟了全新可能性，其有望改變現有能源基礎設施，甚至實現商業(yè)核聚變。相關報告發(fā)表在最新一期《自然·通訊》上。
高溫超導導線技術能在高于傳統(tǒng)超導體所需溫度下無阻力傳輸電力。新HTS導線以稀土鋇銅氧化物為基礎，涵蓋所有磁場和從5開爾文到77開爾文的工作溫度范圍，這個溫度范圍高于傳統(tǒng)超導體發(fā)揮作用所需的溫度。
在4.2開爾文時，新HTS導線在沒有外部磁場的情況（也稱為自場）下，每平方厘米可承載1.9億安培的電流；而在7特斯拉磁場下，每平方厘米可承載9000萬安培的電流。
在更高的20開爾文（商業(yè)核聚變的預期應用溫度）時，在自場下，這些導線每平方厘米仍可承載超過1.5億安培的電流；在7特斯拉磁場下，每平方厘米可承載超過6000萬安培的電流。
就臨界電流（在超導體中，可視為無阻流動的最大直流電流）而言，這相當于4.2開爾文時，4毫米寬的導線段在自場下可承載1500安培的超電流；在7特斯拉磁場下，可承載700安培的超電流。在20開爾文時，在自場下可承載1200安培的超電流；在7特斯拉磁場下，可承載500安培的超電流。
值得注意的是，盡管該團隊研制的HTS薄膜厚度僅為0.2微米，但其承載的電流卻可與厚度幾乎是其10倍的商用超導導線相媲美。
這些導線表現出強大的將磁渦旋釘住或固定在適當位置的能力。在4.2開爾文時，其釘扎力（釘扎磁渦旋的能力）約為每立方米6.4太牛頓；在20開爾文時，其釘扎力約為每立方米4.2太牛頓，兩者的磁場強度均為7特斯拉。
這是迄今為止報告的所有磁場和工作溫度下，臨界電流密度和釘扎力的最高值。（張夢然）
責任編輯：江蓬新
