高性能超導(dǎo)導(dǎo)線制成

2024-08-09 17:37:15 來源: 科技日報 作者: 張夢然


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)

科技日報記者 張夢然

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,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,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,可視為無阻流動的最大直流電流)而言,這相當(dāng)于4.2開爾文時,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,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,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,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。

責(zé)任編輯: 左常睿