科学家创造铁基超导线材载流性能新纪录

近日，中国科学院电工研究所研究员马衍伟团队在《先进材料》发表论文，提出一种可大幅度提升低成本粉末装管法铁基超导线材的高场载流性能的新策略。

AI制图。

铁基超导材料具有上临界场斑、各向异性小、制备成本低等优点，在下一代高能粒子加速器、可控核聚变装置及高场磁共振成像系统等领域具有独特的应用优势。高载流性能铁基超导线材是实现上述高场强电应用的基础。为获得高载流性能，需构建高密度纳米级磁通钉扎（磁通线被束缚的状态）中心。由于高温超导体普遍为非金属材料，具有本征脆性，在铁基超导体中引入高密度位错作为钉扎中心极具挑战。

针对上述问题，研究团队通过施加非对称应力场，实现了静水压力与剪切应力的协同调控，在铁基超导线材中成功构建了超高密度纳米级位错阵列，作为有效钉扎中心显著增强了强磁场下的磁通钉扎力，使铁基超导线材临界电流密度大幅提升，其中10特斯拉磁场下铁基超导线材临界电流密度达到4.5×105A/cm2，是此前报道最高值的3倍，在30特斯拉下仍保持2.1×105A/cm2，创造了铁基超导线材载流性能新纪录。

“这为铁基超导材料磁通钉扎提供了新手段，为其他刚性功能材料中位错结构调控提供了新途径。有望成为一种高性价比的铁基超导线材规模化制备方法。”马衍伟说。

该研究由马衍伟团队和北京科技大学、中国科学院物理研究所、中国科学院合肥物质科学研究院、国家纳米科学中心等多家院校单位合作完成。