美國布法羅大學領(lǐng)導的團隊研制出世界性能最高的高溫超導(HTS)導線段,為人類駕馭磁力開辟了全新可能性,其有望改變現(xiàn)有能源基礎(chǔ)設(shè)施,甚至實現(xiàn)商業(yè)核聚變。相關(guān)報告發(fā)表在最新一期《自然·通訊》上。
高溫超導導線技術(shù)能在高于傳統(tǒng)超導體所需溫度下無阻力傳輸電力。新HTS導線以稀土鋇銅氧化物為基礎(chǔ),涵蓋所有磁場和從5開爾文到77開爾文的工作溫度范圍,這個溫度范圍高于傳統(tǒng)超導體發(fā)揮作用所需的溫度。
在4.2開爾文時,新HTS導線在沒有外部磁場的情況(也稱為自場)下,每平方厘米可承載1.9億安培的電流;而在7特斯拉磁場下,每平方厘米可承載9000萬安培的電流。
在更高的20開爾文(商業(yè)核聚變的預期應(yīng)用溫度)時,在自場下,這些導線每平方厘米仍可承載超過1.5億安培的電流;在7特斯拉磁場下,每平方厘米可承載超過6000萬安培的電流。
就臨界電流(在超導體中,可視為無阻流動的最大直流電流)而言,這相當于4.2開爾文時,4毫米寬的導線段在自場下可承載1500安培的超電流;在7特斯拉磁場下,可承載700安培的超電流。在20開爾文時,在自場下可承載1200安培的超電流;在7特斯拉磁場下,可承載500安培的超電流。
值得注意的是,盡管該團隊研制的HTS薄膜厚度僅為0.2微米,但其承載的電流卻可與厚度幾乎是其10倍的商用超導導線相媲美。
這些導線表現(xiàn)出強大的將磁渦旋釘住或固定在適當位置的能力。在4.2開爾文時,其釘扎力(釘扎磁渦旋的能力)約為每立方米6.4太牛頓;在20開爾文時,其釘扎力約為每立方米4.2太牛頓,兩者的磁場強度均為7特斯拉。
這是迄今為止報告的所有磁場和工作溫度下,臨界電流密度和釘扎力的最高值。
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