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超导体迎来“种子选手”：高密度 MgB2 块体具有优异强度，强度为普通的8倍

文章来源：贤集网更新时间：2021-09-27 12:05:27

自 1911 年发现超导现象以来，科学家们一直在寻找在更高温度下达到超导状态的可行材料，使它们能够使用更便宜的冷却剂或先进的低温冷却器运行。在众多类型的可行材料中，MgB 2超导体的工作温度为 39 K，介于传统金属超导体和高温铜酸盐超导体之间。它占据了独特的位置，其中间工作温度被其独特的材料和电气特性所抵消。

MgB 2超导体是无毒、轻质的材料，可以通过简单的烧结工艺制造，并且具有与传统金属超导体相似的电流密度。这些特性使它们适用于需要廉价和轻型超导体的应用，例如太空应用和电机。然而，MgB 2超导体的烧结是在环境压力下进行的，这会导致高度多孔的材料具有低于最佳超导性能。更具体地说，超导体的多孔性质限制了它可以捕获和保持的磁场。

现在，在发表在《材料科学与工程：B》上的一项研究中，日本芝浦理工学院的研究人员通过制造高密度、无孔的 MgB 2块体来增强块体 MgB 2超导体中的俘获磁场。研究人员使用放电等离子烧结 (SPS)，在50 MPa 的高压下用脉冲电流加热市售的 MgB 2粉末。结果令人着迷，这是第一项通过 SPS 制造具有 99.8% 填充率的大型 40 毫米直径 MgB 2块体的研究，领导该研究的 Muralidhar Miryala 教授解释说。

制备的样品质量与常规烧结方法制备的样品质量相似，杂质很少。发现高填充密度可提高材料的电流密度和强度。在将他们的样品与通过替代高压热等静压 (HIP) 技术制备的致密块体进行比较时，研究人员发现 SPS 块体显示出优异的强度，弯曲强度是 HIP 处理的块体的八倍。

在高密度样品中发现了类似的俘获场 (TP) 性能改进，其中增加的电流密度增强了它们俘获和保持磁场的能力。在通过磁化样品并在 14 和 20 K 的温度下测量 TP 来检查 TP 性能时，研究人员发现 MgB 2块体在高达 1.6 特斯拉的外部磁场中显示出高 TP。然而，当施加大的外部磁场时，材料的导热性差，导致材料过热，TP值下降。

尽管存在热限制，但高密度 MgB 2超导体与传统烧结超导体相比有了显着改进。在评论他们发现的重要性和新颖性时，Miryala 教授解释说，以这种方式生产的大型 SPS MgB 2块体可以作为超导体具有广泛的应用，我们的研究也为进一步加强和实现这些超导体的商业化铺平了道路。

事实上，空间探索和电力运输需要更便宜、更轻、更实惠的超导体，使用这些令人印象深刻的 MgB 2超导体可能很快就会变得更加高效。

原文链接：https://www.xianjichina.com/special/detail_497682.html
来源：贤集网
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