优化体超导体的性能和微观结构

超导体越来越多地应用于多个领域，例如医学成像技术、药物输送系统、能量存储系统、悬浮过程和水净化方法。这可以归因于它们令人敬畏的零电阻能力，确保大量电流通过它们，使它们适用于电力传输和运输的革命。

磁性超导体通常通过“顶晶种熔体生长技术”(TSMG)合成。然而，该过程具有某些缺点，例如在生产过程中液体源材料的大量损失。这会导致材料成分发生变化、所形成材料的基体出现裂纹、机械缺陷，甚至导热系数低。作为替代方案，渗透生长过程涉及在液相颗粒上堆叠二次相颗粒，已开发用于提高生产和应用效率。几种液相组合物已用于制造这种体超导体。然而，大型、单晶、块状稀土 (RE) 材料，如 RE-123，仍然难以使用渗透生长工艺合成。

然而，现在的研究人员专注于使用钆 (Gd)、钇 (Y) 和铒 (Er) 等重元素，通过液体原料成分和渗透生长技术合成单晶块状和三元超导体。他们还仔细分析了所形成的超导材料(Gd、Y、Er)-123 的微观结构和性能(超导和电磁)。他们的发现表明，与目前市场上可用的材料相比，这些三元块体的性能有了巨大的提高。该研究由芝浦工业大学的 Miryala Muralidhar 教授领导，并在《合金与化合物杂志》上在线发布。

首先，研究人员评估了多种液体源起始材料生长 (Gd, Y, Er)-123 单晶粒块的性能。在确定Er123和Ba 3 Cu 5 O 8 1:1的比例是最好的液相原料后，他们开始添加其他主要元素成分，以它们各自的氧化物粉末为起始原料。

在评估临界温度下的电流时，发现由此产生的超导体允许最高电流密度流过它，这比该类别中以前可用的材料高 81.09%。使用扫描电子显微镜进行的显微结构分析表明，与传统的 Ba 3 Cu 5 O 8相比，第二相颗粒尺寸显着减小，平均颗粒减少 43.13% 。

Miryala 教授在讨论这些结果时说：“结果令人印象深刻。 ” 事实上，我们能够使用具有成本效益的方法在空气中制造这些大块超导体，这使得这种方法对大规模工业生产极具吸引力。”

此外，Er123+ Ba 3 Cu 5 O 8在自场中也产生了最高的临界电流密度(J c)81.91 kA/cm 2和在1 T下对于(Gd，Y，Er)-123三元的最高临界电流密度(J c )为28.29 kA/cm 2系统液体源。

新合成材料的电流密度大大提高是这项研究最引人注目的方面，具有巨大的磁超导体应用潜力。“这些改进有可能彻底改变现实生活中的应用，例如磁悬浮、超导轴承、电动机、磁性药物输送 (MDD) 和飞轮能量系统，”Miryala 教授说。

凭借如此卓越的性能，诸如此类的超导材料可以在不久的将来极大地增强和影响电力传输和运输系统。它们还可以改变多个行业并在应对气候变化方面发挥重要作用，同时支持联合国的可持续发展目标 (SDG)。

总之，这种合成大块超导体的新方法显然为高性能超导体的大规模生产打开了大门，并被视为广泛应用的令人兴奋的突破。

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