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新型实用化超导材料的制备科学与性能研究
成果信息
立项支持
  • 公布年份:
    2018
  • 中图分类:
    TM26
  • 关键词:
  • 成果简介:
    超导材料因具有零电阻、完全抗磁性等奇特物理性质,可广泛应用于核磁共振成像、高能粒子加速器、可控核聚变装置以及磁悬浮列车等领域,是21世纪高新技术的战略性功能材料,已被列入国务院《中国制造2025》中的“新材料”重点突破方向。2001年发现的二硼化镁和2008年发现的铁基超导体等新型实用化超导材料具有高临界温度、高临界磁场及各向异性小等独特优势,而高性能超导线材的制备是其应用的前提和基础。在国家基金委、科技部和北京市科委等资助下,在新型实用化超导材料的成相与钉扎机制、微结构调控、高性能材料制备科学及其应用基础方面取得了创造性研究成果,重要科学发现如下: 1)发现纳米碳掺杂可大幅度提髙MgB2线材的传输电流,揭示了纳米碳掺杂增强磁通钉扎效应新机制,解决了长期困惑国际学术界的一个重要问题,即碳化硅掺杂效果最终是由其中碳的作用所导致;由此提出了化学掺杂物质的选取原则,创建了基于纳米碳掺杂的百米级MgB2超导长线研发关键技术体系,使其传输性能达到目前国际报道最高值。纳米碳掺杂已成为当前制备高性能MgB2材料的普适性方法,相关论文入选首届“中国百篇最具影响优秀国际学术论文”。 2)在国际上研制出第一根铁基超导线材,解决了包套材料与超导芯易反应的难题,实现了传输电流零的突破,奠定了实用铁基超导材料制备的基础,开启了铁基超导线材的研究热潮。相关工作被评价为是“第一个制备出铁基线材”、“原创性工作”。首根线材工作被选作封面文章,还被英国物理学会评选为亮点文章,并入选科技部“国家十一五重大科技成就展”。 3)发现了铁基超导材料晶界中的富氧非晶层并阐明了其形成机制。据此首创了先位法-化学掺杂-轧制织构新方法,有效解决了制约铁基材料发展的晶界弱连接难题,将临界电流密度提高一个数量级,打破了当时国际上铁基超导线材载流性能徘徊不前的局面。该方法已成为世界上制备高性能铁基线材的通用手段,受到美欧日著名超导机构的跟踪研究。 4)创建了铁基超导材料致密度和晶粒取向的协同调控策略,发展了轧制-热压复合制备新方法,线材传输性能在10 T高磁场下首次突破了十万安培每平方厘米的实用化门槛。相关工作被作为铁基超导材料的“性能最高、最具代表性的’’结果而大量引用。率先研制出世界首根百米量级铁基超导长线和低交流损耗的多芯铁基线材。百米长线工作被国际同行誉为铁基超导材料实用化研究进展中的里程碑,美国《超导周刊》、国际IEEE超导分会等进行了专题报道。 以上系统性的原创工作使得我国在MgB2和铁基超导材料的制备科学和性能研究方面一直处于世界的最前沿,并引领着该领域的发展。项目组发表SCI论文114篇。8篇代表性论文被SCI他引383次,单篇最高SCI他引100次。国际重要会议上作大会或邀请报告36个,获授权发明专利22项。培养国家杰青1名、中科院优博3名、中科院院长特别奖和优秀奖获得者6名。项目成果被写入Nature Mater和Rev Modern Phys•等10多个权威综述文献和进展报告,并被薛其坤、陈维江等院士专家鉴定为“处于世界领先地位”。
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