鐵基超導具有上臨界場高、各向異性小、制備成本低等優點，在下一代高能粒子加速器、可控核聚變裝置和高場磁共振成像系統等領域具有應用優勢。高載流性能鐵基超導線材是實現上述高場強電應用的基礎。為獲得高載流性能，需構建高密度納米級磁通釘扎中心。由于高溫超導體普遍為非金屬材料，具有本征脆性，在鐵基超導體中引入高密度位錯作為釘扎中心極具挑戰。
針對上述問題，中國科學院電工研究所研究員馬衍偉團隊等提出了基于非對稱應力場的高密度磁通釘扎中心構建策略，顯著提升了鐵基超導線材的高場載流性能。該研究采用規模化擠壓成形技術，實現了靜水壓力與剪切應力的協同調控，促使剛性晶格發生局部滑移與扭轉，誘導出高密度位錯，并進一步通過熱處理優化實現了位錯的有序排列，最終形成高效磁通釘扎網絡，增強了強磁場下的磁通釘扎力。采用新策略制備的鐵基超導線材臨界電流密度（Jc）提升，其中10?T的Jc從此前報道最高值1.5×105?A/cm2提升至4.5×105?A/cm2，30?T的Jc提高了5倍達到2.1×105?A/cm2，創造了鐵基超導線材載流性能新紀錄。
上述研究突破了在非金屬脆性晶格中引入高密度位錯的技術瓶頸，提出了可推廣應用于剛性材料的位錯構建通用方法，為發展低成本、高性能鐵基超導線材開辟了新路徑。
相關研究成果發表在《先進材料》（Advanced?Materials）上。研究工作得到國家重點研發計劃、國家自然科學基金、中國科學院戰略性先導科技專項的支持。該工作由電工所與中國科學院物理研究所、合肥物質科學研究院、國家納米科學中心及北京科技大學等合作完成。
論文鏈接
基于非對稱應力場的高密度磁通釘扎中心構建策略示意圖
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