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 自 1911 年發現超導現象以來，科學家們一直在尋找在更高溫度下達到超導狀態的可行材料，使它們能夠使用更便宜的冷卻劑或先進的低溫冷卻器運行。在眾多類型的可行材料中，MgB 2超導體的工作溫度為 39 K，介于傳統金屬超導體和高溫銅酸鹽超導體之間。它占據了獨特的位置，其中間工作溫度被其獨特的材料和電氣特性所抵消。



MgB 2超導體是無毒、輕質的材料，可以通過簡單的燒結工藝制造，并且具有與傳統金屬超導體相似的電流密度。這些特性使它們適用于需要廉價和輕型超導體的應用，例如太空應用和電機。然而，MgB 2超導體的燒結是在環境壓力下進行的，這會導致高度多孔的材料具有低于最佳超導性能。更具體地說，超導體的多孔性質限制了它可以捕獲和保持的磁場。


現在，在發表在《材料科學與工程：B》上的一項研究中，日本芝浦理工學院的研究人員通過制造高密度、無孔的 MgB 2塊體來增強塊體 MgB 2超導體中的俘獲磁場。研究人員使用放電等離子燒結 (SPS)，在50 MPa 的高壓下用脈沖電流加熱市售的 MgB 2粉末。結果令人著迷，這是第一項通過 SPS 制造具有 99.8% 填充率的大型 40 毫米直徑 MgB 2塊體的研究， 領導該研究的 Muralidhar Miryala 教授解釋說。


制備的樣品質量與常規燒結方法制備的樣品質量相似，雜質很少。發現高填充密度可提高材料的電流密度和強度。在將他們的樣品與通過替代高壓熱等靜壓 (HIP) 技術制備的致密塊體進行比較時，研究人員發現 SPS 塊體顯示出優異的強度，彎曲強度是 HIP 處理的塊體的八倍。


在高密度樣品中發現了類似的俘獲場 (TP) 性能改進，其中增加的電流密度增強了它們俘獲和保持磁場的能力。在通過磁化樣品并在 14 和 20 K 的溫度下測量 TP 來檢查 TP 性能時，研究人員發現 MgB 2塊體在高達 1.6 特斯拉的外部磁場中顯示出高 TP。然而，當施加大的外部磁場時，材料的導熱性差，導致材料過熱，TP值下降。



盡管存在熱限制，但高密度 MgB 2超導體與傳統燒結超導體相比有了顯著改進。在評論他們發現的重要性和新穎性時，Miryala 教授解釋說，以這種方式生產的大型 SPS MgB 2塊體可以作為超導體具有廣泛的應用，我們的研究也為進一步加強和實現這些超導體的商業化鋪平了道路。


事實上，空間探索和電力運輸需要更便宜、更輕、更實惠的超導體，使用這些令人印象深刻的 MgB 2超導體可能很快就會變得更加高效。

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來源：賢集網
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