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超声处理可提高二硼化镁超导体性能 降低超导磁体的成本

放大字体  缩小字体 发布日期:2021-01-15  来源:贤集网  浏览次数:49
核心提示:超导性已经具有多种实际应用,例如医学成像和悬浮运输,如广受欢迎的磁悬浮系统。但是,为了确保所应用的超导体的优势不断扩展到
 超导性已经具有多种实际应用,例如医学成像和悬浮运输,如广受欢迎的磁悬浮系统。但是,为了确保所应用的超导体的优势不断扩展到其他技术领域,我们不仅需要找到提高其性能的方法,而且还应使它们更易于使用和制造。



在这方面,自二硼化镁(MgB 2)作为具有多种优点的超导体被发现以来,引起了研究人员的关注。它是一种轻质,易于加工的材料,由大量的前体制成。这些品质相结合,大大降低了使用MgB 2的总体成本。





但是,超导体的一项关键实用特性是其临界电流密度(J c),即临界电流密度(J c),即超导体在不消耗能量的情况下可以像传统导体一样工作的最大电流密度。通过负担得起的方法提高MgB 2的J c已被证明是一个显着的挑战,通常通过材料工程以及优化制造程序和条件来解决。



日本Shibaura理工学院的一组科学家最近在一项发表于《材料科学与工程:B》上的研究中,开发出了一种经济有效的技术,可以提高MgB 2体的J c:超声处理的J c。他们的方法包括将廉价的商用硼溶解在己烷中,并使用超声波将溶质彻底分散。蒸发并除去己烷后,将获得非常细的硼粉,然后将其与镁烧结以生成MgB 2。但是为什么使用更细的硼会导致更好的超导性能呢?



答案是磁通钉扎。尽管超导体通常会排斥外部磁场,但某些量化的磁通量有时会在合适的条件下穿透材料,从而产生导致超导悬浮的强大力。这种渗透仅发生在钉扎中心,而钉扎中心是由于材料中的各种缺陷引起的。在MgB 2的情况下,钉扎中心位于晶界处。主持该研究的Muralidhar Miryala教授解释说:“简而言之,通过超声处理获得的精炼硼粉通过减小整体晶粒尺寸而导致更高的晶界密度。反过来,晶界的增加等于晶粒的增加。助焊剂钉扎中心,它们负责较高的J c 我们在样本中观察到了。”



科学家的合成程序生产了高质量的块状MgB 2,其中大部分不含氧化杂质。与用作参考的非超声样品相比,J c值增加了多达20%,具体取决于所使用的超声时间。此外,扫描电子显微镜和能量色散X射线光谱分析的结果表明,第二种机理可能导致J c增强。研究小组指出,似乎是Mg-BO的分层结构,覆盖了硼缺乏孔的壁。这种层状的涂层结构不仅可以自身充当钉扎中心,而且可以抑制晶粒尺寸。



Miryala对整体结果感到兴奋,他说:“我们的研究为实现可负担得起的高性能超导磁体块状MgB 2奠定了基础。这将有助于降低基于磁体的技术的成本,并使普通大众尤其容易使用它们在医学领域。” 尽管需要进一步的研究来找到最佳的溶剂和超声参数,但目前的发现肯定是有希望的,并且可以促进MgB 2超导磁体在其他领域的使用,包括空间应用,水净化和电动机。希望并有足够的时间,我们将以一种或另一种方式受益于可及的超导体!



关于日本芝浦工业大学(SIT)




芝浦工业大学(SIT)是一所私立大学,在东京和Sa玉设有校区。自其前身东京工商大学于1927年成立以来,它一直将“实践学习”作为其工程师教育的理念。SIT是教育,文化,体育,科学和技术部赞助的“全球顶尖大学项目”中唯一入选的私立科学与工程大学,将从2014学年开始,该部将获得为期10年的支持。它的座右铭是“培养能够向社会学习并为社会做贡献的工程师”,这是其使命,即通过暴露他们的8岁以上的人,培养能够为世界的可持续发展做出贡献的科学家和工程师。



关于日本SIT的Muralidhar Miryala教授



Muralidhar Miryala博士现任SIT工程与科学研究生院副院长兼教授。他的工作主要围绕超导材料,尤其是强大的超导磁体的开发以及对钉扎效应的理解和利用。在1990年至2020年期间,他发表了480多个研究项目,包括专利,书籍,评论文章,研究文章等。

原文链接:https://www.xianjichina.com/special/detail_470295.html
 
 
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