新型鐵基超導(dǎo)線帶材研制獲進(jìn)展

在科技部、北京市科委、國家自然科學(xué)基金委的大力支持下，中國科學(xué)院電工研究所應(yīng)用超導(dǎo)重點實驗室馬衍偉研究小組在新型鐵基超導(dǎo)線帶材的制備及其性能研究中取得重要進(jìn)展。采用軋制織構(gòu)和化學(xué)摻雜相結(jié)合的方法，研制出目前世界上臨界傳輸電流性能最高的鐵基線帶材。該成果發(fā)表在由美國物理學(xué)會主辦的《應(yīng)用物理快報》（Appl.Phys.Lett.）上。這種方法的主要優(yōu)點是工藝簡單，成本低廉，有利于規(guī)模化制備。

該研究小組繼2008年采用有利于實用化的粉末裝管方法，研制出世界上第一根鐵基超導(dǎo)體線材之后，采用銀包套材料-摻雜改性-先位燒結(jié)等新工藝，解決了包套管與超導(dǎo)芯易反應(yīng)、雜相多、密度低等難題，進(jìn)一步提高了鐵基超導(dǎo)線帶材的臨界電流密度。最近，通過高分辨透射電子顯微術(shù)和電子能量損失譜等先進(jìn)表征手段，首次直接觀測到122型鐵基超導(dǎo)體晶界中存在的富氧非晶層，并深入分析了其形成機理。此項工作解答了鐵基超導(dǎo)多晶樣品臨界傳輸電流密度低的問題，并為今后通過改善鐵基超導(dǎo)體晶界性質(zhì)、提高其傳輸能力提供了理論依據(jù)。

在此基礎(chǔ)上，研究人員采用機械軋制的方法使鐵基超導(dǎo)體晶粒有序排列，并通過化學(xué)摻雜的方法進(jìn)一步提高了晶粒之間的耦合。通過對比實驗發(fā)現(xiàn)，軋制織構(gòu)和化學(xué)摻雜相結(jié)合有效抑制了鐵基超導(dǎo)體的弱連接問題，顯著提高了鐵基超導(dǎo)帶材的載流能力，其臨界傳輸電流達(dá)到180A，相應(yīng)臨界電流密度超過25000 A/cm2，處于世界領(lǐng)先水平。這是鐵基超導(dǎo)線帶材研制方面的一個重要突破，對于強電應(yīng)用具有重要意義。

鐵基超導(dǎo)體是 2008年初發(fā)現(xiàn)的一種新型超導(dǎo)材料，其超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度已達(dá) 55 K、上臨界場更是高達(dá)200特斯拉以上，而且具有較小的各向異性、低廉的原料成本等顯著優(yōu)點，使它在高磁場等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。但由于鐵基超導(dǎo)體存在著弱連接問題，導(dǎo)致其臨界電流密度比較低，成為限制鐵基超導(dǎo)體應(yīng)用的關(guān)鍵因素。