高性能超導(dǎo)導(dǎo)線制成
來源：科技日報(bào) 時(shí)間：2024-08-12 14:08
脈沖激光沉積技術(shù)用于加熱HTS導(dǎo)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(xué)
美國布法羅大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)研制出世界性能最高的高溫超導(dǎo)（HTS）導(dǎo)線段，為人類駕馭磁力開辟了全新可能性，其有望改變現(xiàn)有能源基礎(chǔ)設(shè)施，甚至實(shí)現(xiàn)商業(yè)核聚變。相關(guān)報(bào)告發(fā)表在最新一期《自然·通訊》上。
高溫超導(dǎo)導(dǎo)線技術(shù)能在高于傳統(tǒng)超導(dǎo)體所需溫度下無阻力傳輸電力。新HTS導(dǎo)線以稀土鋇銅氧化物為基礎(chǔ)，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(gè)溫度范圍高于傳統(tǒng)超導(dǎo)體發(fā)揮作用所需的溫度。
在4.2開爾文時(shí)，新HTS導(dǎo)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(yù)期應(yīng)用溫度）時(shí)，在自場下，這些導(dǎo)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(dǎo)體中，可視為無阻流動(dòng)的最大直流電流）而言，這相當(dāng)于4.2開爾文時(shí)，4毫米寬的導(dǎo)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(shí)，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(tuán)隊(duì)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(dǎo)導(dǎo)線相媲美。
這些導(dǎo)線表現(xiàn)出強(qiáng)大的將磁渦旋釘住或固定在適當(dāng)位置的能力。在4.2開爾文時(shí)，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(shí)，其釘扎力約為每立方米4.2太牛頓，兩者的磁場強(qiáng)度均為7特斯拉。
這是迄今為止報(bào)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）
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