В США создали самый высокоэффективный сегмент сверхпроводящего провода в мире

Учёные из Университета штата Нью-Йорк в Буффало (The University of Buffalo) сообщили о создании самого высокоэффективного сегмента сверхпроводящего провода в мире. Речь пока не идёт о процессе промышленного изготовления ВТСП-проводов, однако основы технологии оценены как чрезвычайно перспективные.

Высокотемпературная сверхпроводимость (ВТСП) обещает радикально снизить потери в энергетике, приблизить появление сверхпроводящих магнитов для управляемых термоядерных реакторов, радикально изменить ядерную визуализацию в медицине, а также многое другое, что изменит жизнь людей к лучшему. Необходимо только найти материалы, которые обладали бы сверхпроводимостью при достаточно высоких температурах и (или) научиться выпускать ВТСП-провода с соотношением цена/качество, например, как у обычных медных проводов. Учёные из США приблизились ко второму варианту, хотя в их случае проводник ещё сохранял сверхпроводимость при достаточно высокой температуре -196 ℃.

Исследователи разработали техпроцесс, при котором лазер испаряет нанесённый на ВТСП-провод материал, создавая методом осаждения тонкоплёночное покрытие со свойством высокотемпературной проводимости. По их словам, они создали самое тонкое в мире покрытие такого рода — всего 0,2 мкм, что на порядок тоньше по сравнению с предыдущими работами. Ради справедливости отметим, что эксперимент проводился на небольшом участке провода шириной всего 4 мм. Однако это позволило измерить все необходимые характеристики, которые оказались на высоте.

Так, обработанный участок ВТСП-провода на основе материала REBCO гарантировал пропускание тока 190 млн А/см² без внешнего поля и 90 млн А/см² под воздействием поля 7 тесла. Эти характеристики достигнуты при температуре 4,2 К (-268,95 ℃). При температуре 20 К (-253,15 ℃), которая ожидается рабочей для запуска коммерческого термоядерного синтеза, провод по-прежнему пропускал свыше 150 млн А/см² без поля и свыше 60 млн А/см² в поле 7 Тл.

Также подвергнутый обработке сегмент провода продемонстрировал наивысшие в мире показатели удерживания вихревых токов (пиннинг вихрей) и высокие значения критических токов, при которых материал терял сверхпроводимость.

«Эти результаты помогут направить промышленность по пути дальнейшей оптимизации условий нанесения и изготовления [проводов], чтобы значительно улучшить соотношение цены и качества коммерческих проводников с покрытием», — отметил руководитель проекта и ведущий автор работы Амит Гоял (Amit Goyal).