中國粉體網(wǎng)訊 超導(dǎo)材料的發(fā)現(xiàn)和發(fā)展至今已經(jīng)有100多年的歷史了，從1911年發(fā)現(xiàn)之日起便引起了全世界各國科研工作者的關(guān)注。在對其研究不斷取得突破和進展的同時，由于其自身的性質(zhì)以及對液氦溫區(qū)工作環(huán)境的需求，限制了它的應(yīng)用發(fā)展。直到1986年高溫超導(dǎo)材料( HTS) 的發(fā)現(xiàn)，超導(dǎo)材料從研究階段向應(yīng)用發(fā)展階段轉(zhuǎn)變。經(jīng)過人們20多年的努力，高溫超導(dǎo)材料及其相關(guān)科學技術(shù)得到了快速的發(fā)展，并在電力、交通和醫(yī)療等領(lǐng)域相繼得以應(yīng)用。作為當代科學領(lǐng)域中最重要的研究課題之一，超導(dǎo)技術(shù)被認為是未來具有戰(zhàn)略意義，有著巨大商業(yè)價值和廣闊應(yīng)用前景的高新技術(shù)。
目前，高溫超導(dǎo)材料中應(yīng)用最為廣泛的是釔系(YBCO)、鉍系(BSCCO)和二硼化鎂(MgB2)。
近日，蘭州大學宣布的科研成果便是在YBCO超導(dǎo)塊材3D打印制備技術(shù)上取得突破，涉及到新型成型工藝——3D打印在YBCO高溫超導(dǎo)材料中的應(yīng)用。
綠色超導(dǎo)YBCO塊材制備工藝示意圖
釔系高溫超導(dǎo)體是當前已知的高溫超導(dǎo)體中研究得最透徹的一種，YBCO大約在92K 顯示出超導(dǎo)電性，并且超導(dǎo)相的比例極高。目前制備超導(dǎo)性能優(yōu)異的粉末、高度致密塊材或薄膜最常用的方法是粉末裝管法(PIT)和外延生長法。此外，雖然在眾多沉積方法中脈沖激光沉積法(PLD)是應(yīng)用最廣泛的一種沉積方法，但由于PLD法要使用昂貴的大功率、高真空裝置以及工業(yè)用激光源，而不太適合大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化。
本次周又和教授團隊提出的YBCO超導(dǎo)塊材3D打印制備技術(shù)，解決了現(xiàn)有3D打印陶瓷材料中面臨的高收縮率問題(原有可到50%)，實現(xiàn)了3D打印超導(dǎo)材料高保型性，為YBCO超導(dǎo)塊材的高精度制備奠定了基礎(chǔ)。同時，這一新工藝的燒結(jié)與補氧耗時均比傳統(tǒng)工藝大為縮短，提高了超導(dǎo)材料的制備效率。周又和團隊采用3D制備出的多孔、多尺度、多層構(gòu)型的YBCO塊材具有質(zhì)量密度僅為每立方厘米1.38克，為目前國際最低值，約為傳統(tǒng)冷壓燒結(jié)工藝制備樣品的1/3；臨界電流密度高于傳統(tǒng)燒結(jié)方法樣品約3.15倍等優(yōu)點。
該技術(shù)得到了成果評審人員的認可，他們認為該技術(shù)方法是一種先進且具有工業(yè)化應(yīng)用潛力的3D打印YBa2Cu3O7超導(dǎo)陶瓷坯體巧妙制備方法。
同時，該技術(shù)也為今后其它需要增韌改性的超導(dǎo)材料3D打印制備奠定了基礎(chǔ)，周又和的團隊正在就此進行工藝改進及其制備研究。
早在2015年在浙江大學召開的3個固體力學國家基金委創(chuàng)新研究群體交流會上，時任基金委主任楊衛(wèi)院士指出：超導(dǎo)材料的固有脆性極大地制約了超導(dǎo)應(yīng)用的力學性能，其超導(dǎo)性與力學性能是一大矛盾，建議蘭州大學將增韌改性進行攻關(guān)。隨后，周又和教授團隊就YBCO塊材的燒結(jié)制備、納米釘扎、晶向控制等開展了基礎(chǔ)性探索工作。
本次研究成果也是繼周又和研究團隊在成功制備出電阻最低、力學強度與本體材料相當?shù)母咝阅芙宇^材料后，在超導(dǎo)材料改性制備方面的又一次突破。
參考來源：
[1]蘭州大學周又和團隊在YBCO超導(dǎo)塊材3D打印制備技術(shù)上取得新突破.蘭州大學
[2]吳興超.高溫超導(dǎo)材料的發(fā)展和應(yīng)用現(xiàn)狀
（中國粉體網(wǎng)編輯整理/山川）
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