非对称应力工程助力铁基超导线载流性能创新高
2025-11-08 16:19
来源:中国科学院
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由中国科学院电机工程研究所马彦伟教授带领的研究团队,在铁基超导线载流性能方面取得了突破性进展。他们通过一种新颖的非对称应力场策略,成功设计了高密度磁通钉扎中心,相关成果发表于《先进材料》期刊。脆性超导体中致密位错的非对称应力工程用于强涡旋锁定

在这一研究中,中国科学院合肥物理科学研究所的稳恒强磁场实验室(CHMFL)发挥了不可或缺的作用。其水冷磁体WM5为验证铁基超导导线的性能提供了关键的实验支持,确保了研究数据的准确性和可靠性。

铁基超导体作为下一代高场技术的关键材料,具有高临界场、低各向异性和成本效益等优势。然而,其脆性晶格结构使得引入密集磁通钉扎中心以承载大无损耗电流成为一大挑战。研究团队开发的基于非对称应力场的新方法,通过可伸缩挤压技术实现了对静水压力和剪切应力的协同控制。这一过程在刚性晶体结构中诱导了局部晶格滑动和扭曲,产生了高密度位错,并通过热处理进一步优化形成有序阵列,从而创建了一个有效的磁通钉扎中心网络。实验结果显示,临界电流密度(Jc)的工程导线性能急剧提升:在10特斯拉(T)时,Jc从1.5×10⁵ A/cm²增加到4.5×10⁴ A/cm²,而在30 T时更是达到2.1×10⁵ A/cm²,比之前的基准高出五倍,为铁基超导导线设立了新的全球标准。马彦伟教授表示:“测试这些高性能电线需要30T以上的磁场,CHMFL的WM5水冷磁铁提供了关键的实验环境。”

这项研究不仅为开发高性能铁基超导导线开辟了新的低成本路径,也加速了其在粒子加速器、聚变装置和磁共振成像系统等尖端高场技术中的实际应用进程。

 更多信息:Meng Han 等人,用于强涡钉的脆性超导体中密集位错的不对称应力工程, Advanced Materials (2025)。

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