【儀表網 研發快訊】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、可控核聚變裝置及高場磁共振成像系統等領域有獨特應用優勢。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，電工研究所研究員馬衍偉團隊提出了一種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，顯著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)大幅提升，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。
該工作突破了在非金屬脆性晶格中引入高密度位錯的技術瓶頸，提出了一種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全新路徑。
相關研究成果以Asymmetric Stress Engineering of Dense Dislocations in Brittle Superconductors for Strong Vortex Pinning為題，發表于《先進材料》(Advanced Materials)。研究工作聯合北京科技大學、中國科學院物理研究所、中國科學院合肥物質科學研究院、國家納米科學中心等多家院校單位共同完成，并得到國家重點研發計劃、國家自然科學基金、中國科學院先導項目的支持。
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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