在美国能源部的艾姆斯实验室基础研究努力提高镁二硼化物的性质,MgB2,超导体通过掺杂碳原子磁场材料可以承受翻了一番。总有一天会缓解工作与当前的超导材料,相关的费用产生这样的应用程序所需的强烈的磁场作为医学诊断的磁共振成像,研究轨迹磁铁,超导磁铁粒子加速器。欧洲杯足球竞彩的基本能源科学办公室能源部科学办公欧洲杯线上买球室MgB支持基础研究2作为实验的一部分精力超导Ames实验室及相关系统。 不像普通的导体,如铜、超导体导电完美,没有能量损失由于热量。但金属超导体(其中最著名的是triniobium-tin, Nb3Sn)一直受到他们必须冷却到极低的温度才能成为超导。临界温度,或者Tc,接近绝对零度(-459°F),因此冷却一直是昂贵的,需要大量的液态氦。 然而,事情热身在2001年科学家发现二硼化镁的超导特性。他们惊奇地看到MgB的临界温度2成为超导是39开尔文(-389°F),远比卫冕niobium-tin超导体温暖,成为超导18 K (-427°F)。T越高c的MgB2也使得冷却材料更经济,因为它允许使用较便宜的冰箱代替液态氦。 二硼化镁的意想不到的超导功能猜测取代niobium-tin超导体材料的潜力在不同的应用程序,从而减少这些技术为代价的。但是,这种猜测成为现实,需要更多的基础研究,增加磁场MgB2能承受的电流。这项研究现在已经由艾姆斯实验室的物理学家保罗•坎菲尔德Sergey芽'ko Doug Finnemore,研究生助理德里克Wilke。 坎菲尔德,他也是一个爱荷华州立大学物理学教授,和他的团队是第一个在MgB描述超导机制2。他们发明了一种方法将给定的硼形成MgB2以类似的形式通过允许镁蒸汽扩散到硼矩阵。这项专利技术被用来制造丸,钢丝段和薄膜。他们熟悉MgB2服务人员在当前努力增强其超导性能。 “在这个游戏中,一旦你得到一个纯物质正在做什么,你想要扰乱它,”坎菲尔德说。“你想惹它,看看它的反应。问题是,很难系统地扰乱MgB2。真的想形式基本上纯的方式。”
事实证明,“扰乱”材料是坎菲尔德和他的团队做的最好的事情之一。他们能够找出如何得到碳MgB2。实验由Wilke显示替代5%的硼碳磁场MgB翻了不止一倍,2可以承受和仍然超导,提高纯物质从16特斯拉的36 5% carbon-doping特斯拉。尽管carbon-doping MgB2降低它的临界温度到35 K (-397°F), 4 K小于纯物质,磁场作为温度的函数超过任何NbSn化合物,这“峰值约30特斯拉,”坎菲尔德。 “这听起来有希望,但有两件事需要解决,”他警告说。 “一个是确定多少电流可以通过它保持超导材料,还有,”坎菲尔德继续说道。“临界电流,还不如triniobium-tin。” 增加MgB的临界电流2可以承受和仍然超导是一个挑战,因为每当电流通过超导体,微小的电子漩涡,称为电子漩涡,创建。电子的运动漩涡削弱了能源和破坏的超导材料的能力。Finnemore的专长是确定电子漩涡的位置,和知道他们的位置可以“销”。如果电和磁条件是正确的,漩涡将棒,或销,自己在超导纳米级沉淀。一旦固定在这些杂质,他们不再移动或能量消散。诀窍在于找到合适的杂质陷阱漩涡的但仍允许电力流过材料。 “二硼化钛是我们第一次尝试沉淀,和它的工作原理没有吸碳我们添加到增加磁场,“Finnemore说。他和Wilke TiB补充道2使用化学蒸汽沉积,这整个材料均匀分散的元素。“我们认为只是一个更好的方法使样品混合粉末,“Finnemore补充道。“在接下来的几年里,我们希望尝试其他使用化学蒸汽沉积沉淀。” 尽管坎菲尔德是满意他的团队成功的提高MgB的超导特性2,他是谨慎预测太多太快的材料取代Nb3Sn。他提醒我们,还有,“第二件事”,需要解决。“即使我们可以调整临界电流或与铌3-tin更好,还有决定如何得到一个鞘的冶金材料,使它成为一个有用的电线而不是实验室样本,”他说。“这是超出我们做基本的物理学家;它将会发生在一些工程的时间尺度。但至于温度和临界磁场,现在比triniobium-tin看这两个参数。临界电流需要类似或更好。我认为这真的是三位一体的关心。” |