新型鐵基超導線帶材研制獲進展

在科技部、北京市科委、國家自然科學基金委的大力支持下，中國科學院電工研究所應用超導重點實驗室馬衍偉研究小組在新型鐵基超導線帶材的制備及其性能研究中取得重要進展。采用軋制織構和化學摻雜相結合的方法，研制出目前世界上臨界傳輸電流性能最高的鐵基線帶材。該成果發表在由美國物理學會主辦的《應用物理快報》（Appl.Phys.Lett.）上。這種方法的主要優點是工藝簡單，成本低廉，有利于規模化制備。

該研究小組繼2008年采用有利于實用化的粉末裝管方法，研制出世界上第一根鐵基超導體線材之后，采用銀包套材料-摻雜改性-先位燒結等新工藝，解決了包套管與超導芯易反應、雜相多、密度低等難題，進一步提高了鐵基超導線帶材的臨界電流密度。最近，通過高分辨透射電子顯微術和電子能量損失譜等先進表征手段，首次直接觀測到122型鐵基超導體晶界中存在的富氧非晶層，并深入分析了其形成機理。此項工作解答了鐵基超導多晶樣品臨界傳輸電流密度低的問題，并為今后通過改善鐵基超導體晶界性質、提高其傳輸能力提供了理論依據。

在此基礎上，研究人員采用機械軋制的方法使鐵基超導體晶粒有序排列，并通過化學摻雜的方法進一步提高了晶粒之間的耦合。通過對比實驗發現，軋制織構和化學摻雜相結合有效抑制了鐵基超導體的弱連接問題，顯著提高了鐵基超導帶材的載流能力，其臨界傳輸電流達到180A，相應臨界電流密度超過25000 A/cm2，處于世界領先水平。這是鐵基超導線帶材研制方面的一個重要突破，對于強電應用具有重要意義。

鐵基超導體是 2008年初發現的一種新型超導材料，其超導轉變溫度已達 55 K、上臨界場更是高達200特斯拉以上，而且具有較小的各向異性、低廉的原料成本等顯著優點，使它在高磁場等領域具有廣闊的應用前景。但由于鐵基超導體存在著弱連接問題，導致其臨界電流密度比較低，成為限制鐵基超導體應用的關鍵因素。