Совместная исследовательская группа под руководством профессора Ма Яньвэя из Института электротехники (IEE) Китайской академии наук (CAS) установила мировой рекорд по токонесущей способности сверхпроводящих проводов на основе железа. Прорыв, основанный на новой стратегии создания высокоплотных центров фиксации магнитного потока с помощью асимметричных полей напряжений, опубликован в журнале Advanced Materials.
Ключевую роль сыграла установка для постоянных сильных магнитных полей (CHMFL) в Институте физических наук Хэфэй при CAS. Её водяной магнит WM5 обеспечил экспериментальную поддержку для тестирования проводов в экстремальных условиях.
Сверхпроводники на основе железа — перспективные материалы для технологий нового поколения, таких как ускорители частиц, термоядерные реакторы и МРТ-системы. Они обладают высокими критическими полями, низкой анизотропией и низкой стоимостью, но хрупкость кристаллической решётки затрудняет формирование плотных центров фиксации потока для высоких токов без потерь.
Учёные применили инновационный подход: с помощью масштабируемой экструзии достигли синергетического контроля гидростатического давления и сдвигового напряжения, вызвав локальное скольжение и скручивание решётки. Это привело к высокой плотности дислокаций, оптимизированных термической обработкой в упорядоченные массивы, формирующие эффективную сеть центров фиксации.
Результаты впечатляющи: критическая плотность тока (Jc) при 10 Тл выросла с 1,5×10⁵ А/см² до 4,5×10⁵ А/см², а при 30 Тл достигла 2,1×10⁵ А/см² — в пять раз выше предыдущих рекордов.
«Для проверки проводов нужны поля свыше 30 Тл, что обеспечил CHMFL и магнит WM5, гарантируя надёжность прорыва», — отметил профессор Ма.
Это открытие ускорит разработку недорогих сверхпроводящих проводов для приложений в сильных магнитных полях.
Испытание на транспортный ток при высоких магнитных полях 25–33 Тл. Фото: Цзян Дунхуэй.
Дополнительная информация: Meng Han et al, Asymmetric Stress Engineering of Dense Dislocations in Brittle Superconductors for Strong Vortex Pinning, Advanced Materials (2025). DOI: 10.1002/adma.202513265
Источник: https://phys.org/news/2025-11-asymmetric-stress-advances-current-iron.html