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《美国西北大学报道增材制造单晶YBCO超导体》

  • 来源专题：关键原材料知识服务平台
  • 编译者： 费鹏飞
  • 发布时间：2025-04-15

  • 2月24日，美国西北大学在《Nature Communications》上发表题为“Additively-manu factured monocrystalline YBCO superconductor”的论文，报道增材制造单晶YBCO超导体。

    单晶微结构能够赋予YBa?Cu?O???（YBCO）超导体卓越的性能，然而，由于其固有的脆性，这些超导体通常只能被加工成简单的几何形状。增材制造技术，尤其是三维墨水打印，为制造具有复杂形状的YBCO超导体开辟了新途径，尽管这种方法得到的通常是多晶微结构。

    研究人员展示了一种创新的方法，可以从三维墨水打印的多晶、烧结的YBa?Cu?O??? (YBCO or Y123)?+?Y2BaCuO5 (Y211)中生长出单晶，制造出具有复杂结构的物体。这些物体不仅具有高临界电流密度，还具有高临界温度。具体而言，含有前驱体粉末（Y?O?、BaCO?和CuO）的墨水被三维挤出成复杂的几何形状，然后通过反应烧结获得多晶Y123 + Y211。随后，利用籽晶通过熔融生长法将这些三维打印部件从多晶态转变为单晶态。尽管在共晶温度以上长时间存在液体，三维打印部件的几何细节在过程中得以保留，没有出现塌陷、下垂或倒塌。此外，通过三维打印后的片材折叠可以创建折纸结构。

    这种增材制造技术极大地简化了复杂形状和结构超导设备的制造过程，例如用于产生同步辐射的先进波荡器磁体以及用于暗物质轴子搜索的微波腔。这一成果不仅充分展现了增材制造技术在生产单晶铜氧化物超导体方面的巨大潜力，还为其他单晶功能陶瓷或半导体材料的增材制造开辟了新的道路。

  • 原文来源：https://www.nature.com/articles/s41467-025-56708-x
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