铁基超导线创造了新的性能记录——对基质至关重要的镍钨合金

这曾经是一个可能已被定义为“不可能任务”的科学难题：修建一条足够长、足够柔韧并且在商业上完全用得起的超导线。

简而言之，这项任务就是“用能够在五金商店买得到的铜，以极高的性价比来制作一条一公里长的柔性单晶陶瓷超导线，”位于田纳西州的美国能源部国立橡树岭实验室的科学家阿密特﹒戈雅尔 （Amit Goyal ）博士说。“大多数科学家会说，你这个想法堪比登天难。”

在花费了二十年的研究时间后，由戈雅尔及其团队所开发的突破性基质技术终于制出了一条类单晶的、一公里长的柔性超导线。最初，超导层是基于 YBCO（钇钡氧化铜）超导体的。今年初，国立布鲁克哈文实验室（Brookhaven National Laboratory）报道了新的测试结果，是针对利用戈雅尔基质形成的铁基超导层进行的。铁基层有几种优势，其中最振奋人心的是能够以高于其他超导材料的温度，在极高的磁场下传导极强的电流。它们的生产更便利、价格更低廉，并且在加工处理时不那么容易断裂。铁基层需要一种稍微不同的下层陶瓷组分，其中之一即采用氧化铈。

超导层沉积在 RABiTS （RollingAssisted Biaxially Textured Substrate）上，即辊压辅助成型的双轴织构基质上。基层为镍钨合金，厚度仅为 75 微米，被辊压到一个柔性带卷上。然后将陶瓷薄层和最终的超导材料沉积到这一基层之上。沉积层摹拟原子取向或者底层金属的结构，形成超导体正常工作所需的单晶原子组态。

美国能源部国立橡树岭实验室的科学家阿密特﹒戈雅尔博士。他手中拿着的是制作超导线的镍钨基质样品。

戈雅尔说，在选择用于基质的基底金属时，镍的性能优于铜、铁和铝，“这是由于镍的强度高于铜，并且抗氧化性更好。”添加钨可以进一步强化镍，并使其没有磁性，这是降低超导体导线内交流电损失所需的一个至关重要的属性。还可以使用镍铬以及镍铬钨合金，它们同样具有高强度并且无磁性。

超导体有一系列重要的应用，包括无电阻的地下传输线和小型环保变压器。“在美国，在经由铜线或者铝线从 A 点向 B 点输电的过程中损失的电量甚至超过了整个非洲大陆的耗电量。”戈雅尔说。

该技术还可用于船只、飞机和航天器上的高能效发电机。为近海风力涡轮机组配一台带有超导组件的发电机和传输电缆，有可能让系统的效率翻倍。

戈雅尔说：“镍使得许多大规模应用所需的长单晶超导导线的制作成为可能，这一市场的潜力为数十亿美元。”

声      明：文章内容转载自国际镍协会，仅作分享，不代表本号立场，如有侵权，请联系小编删除，谢谢！