由柴浦拉理工学院 二硼化镁是一种具有多种应用前景的超导材料(见图
在左边)
找到负担得起的方法来生产改进的版本是至关重要的
使用硼对二硼化镁进行超声波处理是廉价且可扩展的，并且将产生纳米尺寸的颗粒(见图
在右边)
信用:世邦魏理仕理工学院 超导已经有了各种各样的实际应用，比如医学成像和悬浮交通，就像一直流行的磁悬浮系统一样
然而，为了确保应用超导体的益处继续向其他技术领域扩展，我们需要找到方法，不仅提高它们的性能，而且使它们更容易获得和更容易制造
在这方面，二硼化镁自从被发现是一种具有多重优点的超导体以来，就吸引了研究者的注意
它是一种重量轻、易于加工的材料，由大量的前体制成；这些品质结合在一起，大大降低了使用硼化镁的总成本
然而，超导体的一个关键实际特性是它的临界电流密度(Jc)——它可以工作而不像传统导体那样耗散能量的最大电流密度
通过负担得起的方式提高硼化镁的Jc已被证明是一个显著的挑战，通常通过材料工程和优化制造程序和条件来解决
在最近发表在《材料科学与工程:B》杂志上的一项研究中，来自日本石原理工学院的一组科学家开发了一种经济有效的技术来提高块状硼化镁的Jc:超声波处理
他们的方法包括将廉价的商业硼溶解在己烷中，并使用超声波彻底分散溶质
一旦蒸发并除去己烷，就可以获得非常细的硼粉末，然后将其与镁一起烧结以生产硼化镁
但是为什么使用更细的硼会导致更好的超导性能呢？ 答案是磁通钉扎
尽管超导体通常排斥外部磁场，但在适当的条件下，一些量子化的磁通量有时会穿透材料，产生超导悬浮所需的强大力
这种穿透只发生在钉扎中心，钉扎中心是由材料中的各种缺陷引起的；在硼化镁的情况下，钉扎中心位于晶界
领导这项研究的穆拉利达尔·米尔亚拉教授解释说:“简单地说，通过超声波处理获得的精炼硼粉末通过减小总晶粒尺寸而导致更高的晶界密度
反过来，晶界的增加等于磁通钉扎中心的增加，这是我们在样品中观察到的较高Jc的原因
" 科学家的合成过程生产出高质量的块状硼化镁，大部分不含氧化杂质
与用作参考的非超声处理样品相比，Jc值增加了20%，这取决于所用的超声处理时间
此外，扫描电子显微镜和能量色散X射线光谱分析的结果揭示了可能导致Jc增强的第二机制
研究小组注意到一种层状结构，似乎是镁硼氧化合物覆盖在硼缺乏的孔隙壁上
这种层状涂层结构本身不仅可以作为钉扎中心，而且对晶粒尺寸有抑制作用
米娅拉对整体结果感到兴奋，她说:“我们的研究为实现超导磁体的负担得起的高性能块状硼化镁奠定了基础
这将有助于降低基于磁体的技术的成本，并使普通大众更容易获得这些技术，特别是在医疗领域
“尽管还需要进一步的研究来找到最佳的溶剂和超声波处理参数，但目前的研究结果肯定是有希望的，可以促进硼化镁超导磁体在其他领域的应用，包括空间应用、水净化和电机
但愿，如果给我们足够的时间，我们都能以这样或那样的方式从可获得的超导体中受益！
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