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《纽约州立大学布法罗分校报道基于稀土钡铜氧化物的超高性能超导线材的制备成果》

  • 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：2025-04-11

  • 8月7日，美国纽约州立大学布法罗分校在《Nature Communications》上发表题为“Significantly enhanced critical current density and pinning force in nanostructured,

    (RE)BCO-based, coated conductor”的论文，报道在纳米结构、基于(RE)BCO的涂层导体中，临界电流密度和钉扎力显著增强。

    研究团队公布的基于稀土钡铜氧化物(REBCO)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。该研究团队宣布，新的HTS导线涵盖所有磁场和从5K(-268℃)到77K(-196℃)的工作温度范围。在20K(-253℃)时，在没有外部磁场的情况下，这些导线每平方厘米仍可承载超过1.5亿安培的电流；在7特斯拉磁场下，每平方厘米可承载超过6000万安培的电流。据悉，20K也是商业核聚变的预期应用温度。

  • 原文来源：https://www.nature.com/articles/s41467-024-50838-4
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    • 来源专题：能源情报网监测服务平台
    • 编译者：郭楷模
    • 发布时间：2024-08-12
    • 科技日报北京8月11日电 （记者张梦然）美国布法罗大学领导的团队研制出世界性能最高的高温超导（HTS）导线段，为人类驾驭磁力开辟了全新可能性，其有望改变现有能源基础设施，甚至实现商业核聚变。相关报告发表在最新一期《自然·通讯》上。 高温超导导线技术能在高于传统超导体所需温度下无阻力传输电力。新HTS导线以稀土钡铜氧化物为基础，涵盖所有磁场和从5开尔文到77开尔文的工作温度范围，这个温度范围高于传统超导体发挥作用所需的温度。 在4.2开尔文时，新HTS导线在没有外部磁场的情况（也称为自场）下，每平方厘米可承载1.9亿安培的电流；而在7特斯拉磁场下，每平方厘米可承载9000万安培的电流。 在更高的20开尔文（商业核聚变的预期应用温度）时，在自场下，这些导线每平方厘米仍可承载超过1.5亿安培的电流；在7特斯拉磁场下，每平方厘米可承载超过6000万安培的电流。 就临界电流（在超导体中，可视为无阻流动的最大直流电流）而言，这相当于4.2开尔文时，4毫米宽的导线段在自场下可承载1500安培的超电流；在7特斯拉磁场下，可承载700安培的超电流。在20开尔文时，在自场下可承载1200安培的超电流；在7特斯拉磁场下，可承载500安培的超电流。 值得注意的是，尽管该团队研制的HTS薄膜厚度仅为0.2微米，但其承载的电流却可与厚度几乎是其10倍的商用超导导线相媲美。 这些导线表现出强大的将磁涡旋钉住或固定在适当位置的能力。在4.2开尔文时，其钉扎力（钉扎磁涡旋的能力）约为每立方米6.4太牛顿；在20开尔文时，其钉扎力约为每立方米4.2太牛顿，两者的磁场强度均为7特斯拉。 这是迄今为止报告的所有磁场和工作温度下，临界电流密度和钉扎力的最高值。
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  • 《SMI与康奈尔大学和纽约州立大学分校共同开发III-N光电阴极》
    • 来源专题：集成电路
    • 编译者：Lightfeng
    • 发布时间：2020-09-13
    • 美国结构材料工业公司（SMI）与康奈尔大学（CU）和纽约州立大学（SUNY）理工学院阿尔巴尼分校合作开发为期9个月的项目，利用金属有机化学气相沉积（MOCVD）生长III-N结构，并制造高亮度光电阴极（PCaths）。 高亮度PCaths是使用电子加速器的DOE设施和实验室所必需的，并且可用于自由电子激光器（FEL），超快电子显微镜和衍射等应用。 聚焦的主要材料是具有高化学电负性表面的III-N层，可以产生最高亮度的低平均横向能量（MTE）电子，以及对于电子促进剂和电子衍射显微镜应用而言足够高的量子效率。 III-N材料系统以其在LED和大功率，高频设备中的应用而闻名，被证明在经过适当设计和适当表面处理的结构中可以表现出负电子亲和力（NEA）。经过适当调整，这些特性在用波长小于带隙的光照射时会导致电子高亮度发射。这些材料比传统的碱金属锑化物、碱金属碲化物、砷化镓（GaAs）或金属PCath表现出更好的性能，后者由于化学中毒或碱金属的损失，即使在数小时至数月内仍具有高反应性并迅速降解，甚至在隔离的超高真空（UHV）外壳中。该项目中将开发的基于III-N的光电阴极将代表光电阴极稳定性的新进步。研究主要是形成负电子亲和力表面以产生负氢离子束，并且能在该领域做出贡献。 过去，SMI从事过多个由III-N资助的研究计划，并已建立了用于III-氮化物研发的工具，包括散装材料生长工具。
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