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    工程师提高高温超导线的性能:研究人员发现了一种新颖的方法来改善用作高温超导体(HTS)的电线的性能
    2021年05月13日    阅读量:4194    新闻来源:中国建材网 cnprofit.com  |  投稿

    佛罗里达州立大学的研究人员发现了一种改善用作高温超导体(HTS)的电线性能的新颖方法,这一发现可能为新一代粒子加速器提供动力。


    Bi-2212(基于铋的超导线)的图像。(Mark Wallheiser / FAMU-FSU工程学院)研究人员使用高分辨率扫描电子显微镜来了解加工方法如何影响铋基超导线(称为Bi-2212)中的晶粒中国建材网cnprofit.com。这些晶粒形成了高温超导体的底层结构。


    科学家们在原子级上观察到Bi-2212晶粒成功地优化了其排列方式,从而使该材料能够更有效地承载超导电流或超电流。他们的工作发表在《超导科学和技术》杂志上。


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    研究人员发现,单个晶粒具有较长的矩形形状,其较长的一面指向与导线相同的轴,即所谓的双轴纹理。


    它们按照导线的路径以圆形图案排列,因此方向仅在很小的比例下才可见。这两个特性共同使Bi-2212晶粒具有准双轴织构,事实证明这是超电流流动的理想配置。


    FAMU-FSU工程学院的博士生Abiola Temidayo Oloye说:“通过了解如何优化这些晶粒的结构,我们可以以最有效的方式制造出承载更高电流的HTS圆线。”国家高磁场实验室(MagLab)和该论文的主要作者。


    与传统导体(例如铜)不同,超导体可以以极高的效率传输电流,因为电子在超导线中传播时不会遇到摩擦。


    Bi-2212导线属于用于制造超导磁体的新一代高场超导体,这是在世界范围内的实验室进行科学研究的重要工具,其中包括国家高磁场实验室,研究人员在该实验室中进行了实验。


    像Bi-2212这样的高温超导体可以在比低温超导体(LTS)高得多的磁场下传导电流,并且是欧洲核研究组织“大型强子对撞机”中更强大的粒子加速器设计的关键部分(CERN)。


    Oloye说:“我们优化了Bi-2212圆线,以承载更大的电流,同时要牢记实验室和制造商之间的规模差异。” “我们在实验室开发的过程必须扩展到制造水平,该技术才能在商业上可行,并且我们能够在研究中做到这一点。”


    FAMU-FSU工程学院机械工程学副教授Fumitake Kametani先前所做的工作,是MagLab研究人员和该研究的主要研究人员,他证明了Bi-2212圆导线中准双轴织构对于电流的重要性。本文继续了这一前提,并演示了实现最佳准双轴织构所需的因素。


    Kametani说:“所用的微观结构表征在分析Bi-2212圆线的晶体结构方面是独一无二的。该技术通常用于分析金属和合金,我们已经对其进行了改进,以开发新的样品制备方法来进一步优化。 Bi-2212 HTS导线技术的发展。”


    总体目标是能够在未来的高磁场磁体应用中使用Bi-2212圆线。


    Oloye说:“由于它是唯一可用的圆形导线高温超导体,因此该材料可以更轻松地替代使用由其他材料制成的LTS导线的现有技术。” “其他HTS,例如REBCO和Bi-2223只能以带形式提供,这给磁体设计增加了一层复杂性。”


    来自总部位于FSU的国家高磁场实验室和CERN的研究人员为这项研究做出了贡献。


    这项工作得到了美国能源部,国家科学基金会和佛罗里达州的资助和支持。


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