全球性能最高：美国团队宣布高温超导新突破，性价比指标显著提高

2025-01-10 11:36世界最重

IT之家 8 月 13 日消息，纽约州立大学布法罗分校的研究团队公布了一项基于稀土钡铜氧化物的超高性能超导线材的制备成果，为世界上性能最高的高温超导线段，同时性价比指标显著提高。

相关研究成果已于当地时间 8 月 7 日发表在最新一期《自然・通讯》杂志上（IT之家附 DOI:10.1038/s41467-024-50838-4）。

参与此项研究的除了来自纽约州立大学布法罗分校的研究人员之外，还有来自加拿大汉密尔顿的麦克马斯特大学以及意大利萨莱诺大学物理系和萨莱诺的 CNR-SPIN 单元的联合实验室的研究人员。

IT之家注：高温超导（HTS）中的“高温”是相对于低温超导（20K 以下，20K 也是商业核聚变的预期应用温度）相对应的概念，其所需的温度通常可以达到 40K（-233°C）甚至-100°C 以上，与大家日常生活中所说的“高温”概念有所不同。

纽约州立大学布法罗分校表示，这种基于稀土钡铜氧化物（REBCO）的 HTS 导线在所有磁场和从 5K 到 77K（-268°C 到-196°C）的温度范围内实现了最高的临界电流密度和钉扎力（临界电流密度是在超导体中，可视为无阻流动的最大直流电流。钉扎力是钉扎磁涡旋的能力，可不同程度地阻止磁通线的流动，以提高临界电流）。

在 4.2K 条件下，其 HTS 导线在没有外部磁场的情况下，每平方厘米可承载 1.9 亿安培的电流；在 7 tesla 磁场下，每平方厘米可承载 9000 万安培的电流。

在更高的 20K（-253°C）条件下，其 HTS 导线在没有外部磁场的情况下每平方厘米仍可承载超过 1.5 亿安培的电流；在 7 tesla 磁场下可承载超过 6000 万安培的电流。

值得一提的是，虽然高温超导薄膜的厚度只有 0.2 μm，但其传输的电流却可以与比其厚 10 倍的商用超导导线相媲美。这也是迄今为止报道的所有磁场和工作温度下 5~77 K 临界电流密度和钉住力的最高值。

该研究的通讯作者、纽约州立大学杰出教授和纽约帝国创新教授阿米特・戈亚尔（Amit Goyal）认为，最新的研究结果将帮助引导行业进一步优化其沉积技术和制造条件，从而显著提高商用涂层导体的性价比。“这些结果表明，在优化的商用高温超导导线中，仍有可能显著提高性能，从而降低成本。”