電工所研制出國際第一根10米量級鐵基超導(dǎo)長線

文章來源：電工研究所                       發(fā)布時(shí)間：2015-07-06  

中國科學(xué)院電工研究所馬衍偉研究組在科技部“973”、北京市科技計(jì)劃等項(xiàng)目的支持下，采用傳統(tǒng)的粉末裝管法，成功研制出國際第一根10米量級的高性能122型鐵基超導(dǎo)長線，實(shí)現(xiàn)了鐵基超導(dǎo)線帶材領(lǐng)域的新突破。這一成果在新型鐵基超導(dǎo)材料規(guī)?；苽渲芯哂欣锍瘫降囊饬x。

鐵基超導(dǎo)體是2008年發(fā)現(xiàn)的新型超導(dǎo)材料，是繼發(fā)現(xiàn)于1986年的銅氧化物超導(dǎo)體之后的第二個(gè)高溫超導(dǎo)體系，其上臨界磁場最大能夠超過100特斯拉，并具有較小的各向異性，在高場領(lǐng)域具有獨(dú)特的應(yīng)用優(yōu)勢，被《科學(xué)》雜志認(rèn)為是目前最具有發(fā)展前景的新型高溫超導(dǎo)體之一。在實(shí)際應(yīng)用中，需要將超導(dǎo)體制備成線帶材進(jìn)行電流傳輸或磁體繞制，因此，研發(fā)高載流性能的超導(dǎo)線材及其規(guī)模化制備技術(shù)，是實(shí)現(xiàn)鐵基超導(dǎo)材料強(qiáng)電應(yīng)用的關(guān)鍵。

馬衍偉課題組在國際上研制出首根鐵基超導(dǎo)線材，繼而又攻克了系列關(guān)鍵工藝難題，不斷提高鐵基超導(dǎo)線帶材的傳輸載流性能。2014年制備的122型鐵基超導(dǎo)帶材傳輸電流性能在4.2K/14T下，達(dá)到十萬安培每平方厘米，標(biāo)示著我國已率先邁入實(shí)用化門檻，這也是目前各類鐵基超導(dǎo)線帶材中傳輸電流性能的最高紀(jì)錄[Scientific Reports?4 (2014) 6944?]。最近，該研究組在鐵基超導(dǎo)線帶材的低成本制備方面也取得了新進(jìn)展，開發(fā)出采用純銅作為包套材料的高性能122型超導(dǎo)帶材，該工作發(fā)表于近期的Scientific Reports?5 (2015) 11506?。與傳統(tǒng)的銅導(dǎo)線相比，相同橫截面積超導(dǎo)帶材的載流能力是銅導(dǎo)線的幾百倍。

　　在獲得優(yōu)質(zhì)短樣的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)高性能長線的制備是新型鐵基超導(dǎo)材料走向大規(guī)模應(yīng)用的必由之路，也是其重大技術(shù)難點(diǎn)之一。該課題組通過對制備過程中涉及的相組分與微結(jié)構(gòu)控制、界面復(fù)合體均勻加工等關(guān)鍵技術(shù)的系統(tǒng)研究，最終成功研制出長度達(dá)11米的高性能122型鐵基超導(dǎo)長線，其傳輸電流性能在10特斯拉的磁場下超過18400安培每平方厘米，從而為后續(xù)的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。這一成果在美國應(yīng)用超導(dǎo)大會、日本國際超導(dǎo)會議等多個(gè)國際會議上報(bào)道后引起了廣泛關(guān)注，被譽(yù)為是鐵基超導(dǎo)材料實(shí)用化進(jìn)程中的里程碑，并于近日在超導(dǎo)專業(yè)期刊Physica C上關(guān)于鐵基超導(dǎo)線帶材的綜述文章“Development of high-performance iron-based superconducting wires and tapes”中進(jìn)行了詳細(xì)闡述[Physica C?516 (2015) 17]。