記者近日從中國科學(xué)院電工研究所獲悉，該所科研人員開發(fā)出一種鐵基超導(dǎo)線材制備新技術(shù)，成功制備出新型高載流鐵基超導(dǎo)線材，其載流性能指標創(chuàng)下新紀錄。相關(guān)論文在線發(fā)表于《先進材料》。

鐵基超導(dǎo)材料具有磁場耐受性強、穩(wěn)定性高、制備成本低等優(yōu)勢，在下一代高能粒子加速器、可控核聚變裝置及高場磁共振成像系統(tǒng)等領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大應(yīng)用潛力。而這種材料要在強磁場環(huán)境中實現(xiàn)實際應(yīng)用，關(guān)鍵要制造出能承載極高電流的鐵基超導(dǎo)線材。

“提高超導(dǎo)線材的載流能力，通常需在其內(nèi)部構(gòu)造大量納米尺度的磁通釘扎中心。但由于高溫超導(dǎo)體多屬非金屬脆性材料，在鐵基超導(dǎo)中引入高密度位錯缺陷作為釘扎中心，長期以來面臨著重大技術(shù)挑戰(zhàn)。”論文通訊作者、中國科學(xué)院電工研究所研究員馬衍偉說。

針對該難題，研究團隊創(chuàng)新提出“非對稱應(yīng)力場”調(diào)控策略，采用規(guī)模化擠壓成形技術(shù)，協(xié)同調(diào)控靜水壓力與剪切應(yīng)力，成功在脆性超導(dǎo)晶格中誘導(dǎo)出高密度、有序排列的位錯結(jié)構(gòu)，形成高效磁通釘扎中心，顯著提升了材料在強磁場下的電流承載能力。

實驗結(jié)果表明，該材料性能實現(xiàn)重大突破，在中等強度磁場下，其臨界電流密度顯著超越以往最高水平；在極強磁場下，性能提升更為顯著，達到原來的數(shù)倍，創(chuàng)下鐵基超導(dǎo)線材載流性能的新世界紀錄。

馬衍偉認為，這項研究突破了在非金屬脆性材料中引入高密度位錯的技術(shù)瓶頸，提出了一種可推廣應(yīng)用于多種剛性材料的位錯構(gòu)建新方法，為發(fā)展低成本、高性能鐵基超導(dǎo)線材提供了全新路徑。