作者:佛罗里达州立大学的Trisha Radulovich
总部位于FSU的国家强磁场实验室的博士后研究员亚乌兹·奥兹致力于研究下一代超导磁体，这种磁体每天都在变得越来越强大，并有可能彻底改变我们的世界
这些巨人巨星背后的魔力可能在于为他们供电的高温超导电线
学分:佛罗里达州立大学 下一代超导磁体有可能彻底改变储能、粒子加速器和医学等领域
这些工具背后的魔力在于为它们供电的高温超导电线
FAMU-FSU工程学院的一个团队发现了如何优化一种高温超导线材，这些发现可能会带来新的加工技术来提高性能和降低成本
他们的工作发表在《物理评论材料》上
“有三种类型的商用高温超导导线可以为超导磁体供电，”第一作者亚乌兹·奥兹说，他是总部位于FSU的国家强磁场实验室的博士后研究员
其中两个是长方形的，卷起来像一卷卷的带子，第三个是圆形的
我们发现圆形的更适合制作磁铁，我们想找到进一步优化它的方法
" 奥兹正与该学院的一个研究团队合作，该团队由大卫·拉尔巴勒斯蒂尔领导，他是国家强磁场实验室的首席材料科学家，也是FAMU-FSU工程学院机械工程的玛丽·克拉夫特教授
该团队正在专门研究Bi2Sr2Ca1Cu2Ox (Bi-2212)圆导线(也称为BSCCO导线)的结构
Larbalestier说:“我们发现Bi-2212导线的处理方式会产生一种自然连接良好的特殊结构。”
“这很重要，因为它使我们能够专注于结构的这些有益方面，我们可以在生产中优化这些方面，以显著提高性能
" 最强的磁体可以有几公里长的超导导线为其供电，电流通过这些材料
由于导线中晶体连接不良，一些超导体可能会阻塞电流路径
将这些连接不良的区域最小化成本高且耗时长
它们在矩形导线中尤其成问题
相比之下，高性能Bi-2212圆导线自然没有这些断开的区域
Bi-2212圆导线是通过将Bi-2212粉末熔化在银线中制成的
当缓慢冷却时，铋-2212粉末结晶，形成结构良好的颗粒集落
这种结构有助于导线获得高临界电流密度
底层结构中晶粒之间的边界(称为晶界)允许电流流过大的表面积，这提高了临界电流容量
奥兹说:“我们有了第一个实验证据，证明电流在Bi-2212导线中流动的理论模型，称为砖墙模型。”
“它声称电流更喜欢具有大表面积的某些类型的连接，以绕过电断开的区域
" Bi-2212圆形导线具有由沿导线缓慢旋转的晶粒组成的结构，使导线在所有方向上都具有相同的超导特性——这是制造磁体的一个重要优势
其他制成带状的超导体导线是扁平的，并且具有均匀排列的晶粒
晶粒排列的方式使得磁带在不同方向测量时产生不同的超导特性，这使得磁线圈的设计更加困难
科学家们使用一种被称为“过度掺杂”的技术对Bi-2212导线进行实验，在这种技术中，尽可能多的氧气被添加到导线中
这种技术通过增加临界电流密度大大改善了其电传输特性，从而增强了可产生的磁场，使材料性能更好
奥兹说:“超导体只有在材料内部没有任何发热的情况下，才能以完美的效率传输电流。”
“当磁场穿透超导体时，它会形成漩涡
当材料携带电流时，这些涡流会四处移动并产生热量，从而导致性能问题
通过引入正确种类的杂质，我们可以“锁定”这些漩涡，防止它们移动并产生热量
" 强涡流钉扎对于高临界电流密度和更好的性能是必要的
研究小组发现，当过度掺杂被逆转时(换句话说，当氧从材料中去除时)，Bi-2212固有的良好连接性质不会改变
这一发现帮助研究人员缩小了Bi-2212的搜索范围，以进一步提高其性能
Oz说:“我们希望成功地将Bi-2212推向最大潜力，成为高磁场磁体中首选的高温超导材料。”
通过优化Bi-2212圆导线，这种材料可能会为各种需要高磁场磁体的重要应用提供必要的技术，例如升级到欧洲核研究组织的大型强子对撞机，这是世界上能量最高的粒子对撞机
来源：由phyica.com整理转载自PH，转载请保留出处和链接！
