REBCO高温超导厚膜研究获进展

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文章导读
REBCO高温超导带材的载流能力受厚度效应严重制约,成为规模化应用的核心瓶颈。中科院电工所团队联合国家纳米中心,提出“温度调制+组分设计”双调控策略,制备出6μm厚超导涂层导体,在20K、10T条件下临界电流达2500A/cm,在50K、5T下达1446A/cm,创下PLD路线最高载流性能。这种协同调控能否真正突破高温超导材料的实用化瓶颈?
— 内容由好学术AI分析文章内容生成,仅供参考。

REBCO高温超导材料具有高临界转变温度、高临界磁场、高临界电流密度等优势。目前,REBCO超导带材的载流能力难以满足规模化应用需求,核心瓶颈在于受到厚度效应的限制。

近日,中国科学院电工研究所联合国家纳米科学中心等科研团队在REBCO高温超导厚膜研究取得进展。团队对脉冲激光沉积(PLD)系统进行了升级,提出“温度调制+组分设计”双调控全新策略。

团队研发温度振荡周期加热技术,优化了沉积粒子通量与表面原子扩散之间的匹配,实现了REBCO超导层的台阶生长,保障了超导层外延结构的连续性并减少了缺陷累积。同时,研究采用富铕组分设计,抑制了阻碍电流传输a轴晶的异常生长。

团队进一步依托组分调控与第二相协同作用,构筑出高密度、多维度混合人工钉扎中心,使其在超导层厚度方向上始终保持均匀分布,攻克了磁通钉扎力随超导层增厚而逐渐减弱的难题,抑制了厚度效应导致的载流性能衰减问题。

团队基于上述技术,制备出超导层厚度达到6μm的REBCO涂层导体。性能测试结果显示,该材料在20K、10T条件下临界电流达2500A/cm,在50K、5T条件下临界电流达1446A/cm,是目前PLD路线REBCO带材公开报道的最高载流性能水平。

该研究证实了协同调控超导层生长温度与元素组分,对改善厚膜的结构连续性与磁通钉扎能力的有效性。

相关研究成果发表在《先进功能材料》(Advanced Functional Materials)上。研究工作得到国家自然科学基金委员会、中国科学院等的支持。

论文链接

REBCO高温超导厚膜研究获进展

基于“温度调制+组分设计” 双调控消除厚度效应的策略

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9 条评论

  • 金麦浪
    金麦浪 读者

    搞材料的就是在跟各种缺陷和厚度做斗争,致敬

    重庆重庆市
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  • 流浪的地图
    流浪的地图 读者

    富铕组分抑制a轴晶生长,这个细节挺有意思

    山东省烟台市
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  • 幻觉彼岸
    幻觉彼岸 游客

    期待后续能做成带材用在核聚变或者磁悬浮上

    辽宁省
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  • 夺笋啊
    夺笋啊 读者

    PLD路线能做出这个水平,说明团队下了不少功夫

    广东省深圳市
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  • 宇宙静语
    宇宙静语 游客

    超导材料厚度一增加性能就掉,这个痛点终于有解法了

    山东省烟台市
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  • Sky天
    Sky天 读者

    不知道这种工艺量产成本高不高

    上海上海市
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  • 湮灭者
    湮灭者 读者

    20K 10T下2500A/cm,这数据确实漂亮

    广东省深圳市
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  • 防火墙猎人
    防火墙猎人 读者

    温度调制加组分设计,这个思路挺巧妙的

    山东省烟台市
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  • 冬瓜茶
    冬瓜茶 读者

    这个6微米厚度下的电流值有点惊人啊

    西藏
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