REBCO高溫超導(dǎo)厚膜研究獲進(jìn)展

　　【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】稀土鋇銅氧(REBCO)高溫超導(dǎo)材料兼具高臨界轉(zhuǎn)變溫度、高臨界磁場、高臨界電流密度三大優(yōu)異性能，是緊湊型磁約束核聚變裝置不可或缺的關(guān)鍵戰(zhàn)略材料。目前，REBCO超導(dǎo)帶材的載流能力難以滿足規(guī)模化應(yīng)用需求，核心瓶頸在于受到厚度效應(yīng)的限制：隨著超導(dǎo)層厚度增加，臨界電流密度會(huì)迅速衰減，新增的超導(dǎo)截面難以實(shí)現(xiàn)載流能力的等比例提升。長期以來，困擾REBCO帶材的厚度效應(yīng)問題在基礎(chǔ)研究和商業(yè)化制備中始終未得到有效解決。
 

　　針對(duì)上述問題，電工研究所研究員馬衍偉團(tuán)隊(duì)對(duì)脈沖激光沉積(PLD)系統(tǒng)進(jìn)行了關(guān)鍵技術(shù)改造，創(chuàng)新提出“溫度調(diào)制+組分設(shè)計(jì)”雙調(diào)控全新策略。團(tuán)隊(duì)研發(fā)溫度振蕩周期加熱技術(shù)，改善了沉積粒子通量與表面原子擴(kuò)散之間的匹配，實(shí)現(xiàn)了REBCO超導(dǎo)層的臺(tái)階生長，保障了超導(dǎo)層外延結(jié)構(gòu)的連續(xù)性并減少了缺陷累積。與此同時(shí)，研究團(tuán)隊(duì)采用富銪組分設(shè)計(jì)，顯著抑制了阻礙電流傳輸a軸晶的異常生長。通過組分調(diào)控與第二相協(xié)同作用，構(gòu)筑出高密度、多維度混合人工釘扎中心，使其在超導(dǎo)層厚度方向上始終保持均勻分布，攻克了磁通釘扎力隨超導(dǎo)層增厚而逐漸減弱的難題，顯著抑制了厚度效應(yīng)導(dǎo)致的載流性能衰減問題。
 

　　基于上述技術(shù)，研究團(tuán)隊(duì)成功制備出超導(dǎo)層厚度達(dá)到6μm的REBCO涂層導(dǎo)體。性能測試結(jié)果顯示，該材料在20K、10T條件下臨界電流達(dá)2500A/cm，在50K、5T條件下臨界電流達(dá)1446A/cm，創(chuàng)下目前PLD路線REBCO帶材的國際公開最高載流性能水平。
 

　　研究證實(shí)，通過協(xié)同調(diào)控超導(dǎo)層生長過程中的加熱溫度和稀土組分，可以同時(shí)改善厚膜的結(jié)構(gòu)連續(xù)性與磁通釘扎能力，有效突破REBCO帶材厚度效應(yīng)瓶頸。該成果為聚變能源裝置、高場超導(dǎo)磁體所需的高載流REBCO涂層導(dǎo)體，提供了可擴(kuò)展的通用制備路徑。
 

　　相關(guān)研究成果以Dual Modulation Strategy for Suppressing the Thickness Effect in REBCO Coated Conductors為題，發(fā)表于《先進(jìn)功能材料》(Advanced Functional Materials)。該研究工作由電工研究所聯(lián)合國家納米科學(xué)中心、上海科技大學(xué)和日本東北大學(xué)等單位共同完成，得到中國科學(xué)院超導(dǎo)專項(xiàng)、國家自然科學(xué)基金、北京市科委項(xiàng)目及中國科學(xué)院電工研究所科技創(chuàng)新基金等項(xiàng)目的支持。
 

　　引用：REBCO高溫超導(dǎo)厚膜研究獲進(jìn)展 電工研究所 【引用時(shí)間：2026年8月11日】