高性能超导导线是一种基于特定材料(如稀土钡铜氧化物)制成的导线,其主要特点是能在高于传统超导体所需温度下无阻力地传输电力。这种导线利用了超导材料的独特性质,即在一定条件下电阻为零,从而实现了电力的高效传输。
近期,美国布法罗大学的研究团队,成功研制出全球性能最高的高温超导(HTS)导线端,有望改变现有能源基础设施,甚至实现商业核聚变,为人类驾驭磁力开辟了全新的可能性。
据了解,高温超导导线技术可在高于传统超导体所需温度下无阻力传输店里,心HTS导线以稀土钡铜氧化物为基础,涵盖所有磁场和从5开尔文到77开尔文的工作温度范围,这个温度范围高于传统超导体发挥作用所需的温度。
在4.2开尔文时,新HTS导线在没有外部磁场的情况(也称为自场)下,每平方厘米可承载1.9亿安培的电流;而在7特斯拉磁场下,每平方厘米可承载9000万安培的电流。
在更高的20开尔文(商业核聚变的预期应用温度)时,在自场下,这些导线每平方厘米仍可承载超过1.5亿安培的电流;在7特斯拉磁场下,每平方厘米可承载超过6000万安培的电流。
就临界电流(在超导体中,可视为无阻流动的最大直流电流)而言,这相当于4.2开尔文时,4毫米宽的导线段在自场下可承载1500安培的超电流;在7特斯拉磁场下,可承载700安培的超电流。在20开尔文时,在自场下可承载1200安培的超电流;在7特斯拉磁场下,可承载500安培的超电流。
值得注意的是,尽管该团队研制的HTS薄膜厚度仅为0.2微米,但其承载的电流却可与厚度几乎是其10倍的商用超导导线相媲美。
这也意味着,这些导线表现出强大的将磁涡旋钉住或固定在适当位置的能力。在4.2开尔文时,其钉扎力(钉扎磁涡旋的能力)约为每立方米6.4太牛顿;在20开尔文时,其钉扎力约为每立方米4.2太牛顿,两者的磁场强度均为7特斯拉。
同时,这也是迄今为止报告的所有磁场和工作温度下,临界电流密度和钉扎力的最高值。
该项研究及具体细节已发表在知名学术杂志《Nature(自然)》上。