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强韧高温超导纳米线:
铁基超导晶须研制成功
日本材料科学研究所(NIMS)和东京工业大学以山浦一成博士等为首的研究小组,成功研制出强韧高温超导纳米线一一铁基超导晶须。
日本开发的铁基超导体,基本元素是铁和砷,在添加2种或2种以上其它附加元素之后,其超导转变温度已知达到最高。在品须制造方法中,一般采用气相反应沉积法,即原料元素的蒸发、反应气体的输送和基体上的沉积。然
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高温超导纳来线承受应力的样子
而,用这种方法制备具有大的长度/直径比的铁基超导晶须时,由于碑元素在品体生长装置里的广泛扩散,毒性问题很难解决。此外,铁基超导体的超导性能对晶体组成很敏感,例如,超导转变温度为30K(-243℃)以上的铁基超导体,通常由4种以上元素组成(包括铁和神),用气相沉积法合成由4种以上元素组成(包括铁和碑)的须状晶体时,元素成分很难控制。因此,气相沉积法的铁基超导晶须到目前还没有制造出来。
在本研究中,毒性间题容易解决,超导转变温度达到30K以上,提供有助于工业生产的制造方法。采用金属碑化合物和金属粉末作为原料,与能促进品体生成的添加剂混合。混合粉末充填在胶囊状金属反应容器里,经适当机械压制后粉坏有最合适的密度,再经合适的热处理得到所希望的铁基超导品须。现已确认,这种品须的超导转变温度为33K(-240℃),其形状为细长棒针状,长度/直径比在200以上,直径在1μm以下(纳米线),具有 SrZnSb,型晶体结构。
对于铜氧化物超导体,虽能制造出具有相同超导转变温度的晶须,但由于陶瓷的固有脆性,其应用受到限制。富勒烯超导晶须也能制造出来,但长度/直径比在10以下。铁基超导晶须与此形成对照,其性质更接近于合金,强而韧,不像铜氧化物超导体那样脆,长度/直径比更大,可扩大应用范围。
本课题为日本科技总局“新超导材料及其性能探索和超导线材工业应用"计划的一部分。
(来源:NIMSNews)