Op het gebied van supergeleiding zijn de duurzaamheid en efficiëntie van materialen zoals REBCO-tapes (Rare Earth Barium Copper Oxide) cruciaal voor toepassing in verschillende hightech-gebieden. Deze materialen staan ​​echter voor uitdagingen, vooral als het gaat om het behouden van hun supergeleidende eigenschappen onder stress.

Een recente studie onderzoekt de ingewikkelde relatie tussen mechanische spanning en de supergeleidende capaciteiten van REBCO-tapes, en biedt nieuwe inzichten die de weg kunnen vrijmaken voor robuustere en betrouwbaardere supergeleidende materialen.

De kern van dit onderzoek is het onderzoeken van randscheuren die worden veroorzaakt door het slitproces in REBCO-tapes wanneer deze worden blootgesteld aan trekspanning. Deze tapes, bekend om hun hoge kritische stroomcapaciteit, zijn essentieel in veel supergeleidende toepassingen, van medische beeldvormingsapparatuur tot deeltjesversnellers. Er werd algemeen aangenomen dat zelfs kleine scheurtjes in de randen zich konden voortplanten en voortijdige degradatie van REBCO-tapes konden veroorzaken wanneer ze werden blootgesteld aan spanning, wat aanleiding gaf tot bezorgdheid over de lange levensduur en betrouwbaarheid van deze materialen in praktische toepassingen.

Het onderzoeksteam, geleid door wetenschappers van de Tsinghua Universiteit, de Universiteit van Houston en de Chinese Academie van Wetenschappen, heeft met behulp van geavanceerde microscopische en computationele technieken nauwgezet geanalyseerd hoe deze scheuren aan de randen van invloed zijn op het vermogen van de tapes om superstroom zonder weerstand te transporteren.

Het team onderzocht commerciële REBCO-tapes die met verschillende processen waren vervaardigd en ontdekte dat wanneer de spanningsintensiteitsfactor aan de scheurpunt onder een bepaalde drempel ligt (KIC =2,3 MPa√m), de randscheuren zich niet voortplanten. Er werd geconcludeerd dat deze scheuren geen voortijdige scheuren veroorzaken. degradatie.

Een van de belangrijkste inzichten uit het onderzoek is een model dat gebruik maakt van meerdere randscheureigenschappen om spanningsintensiteitsfactoren te evalueren. Dit model is vooral waardevol voor fabrikanten, omdat het suggereert dat het door het beheersen van deze factoren mogelijk zou kunnen zijn om de veerkracht van REBCO-tapes tegen mechanische belasting te vergroten.

Het onderzoek is gepubliceerd in het tijdschrift Superconductivity dagboek.

De implicaties van dit onderzoek reiken verder dan de grenzen van het laboratorium. In toepassingen in de echte wereld, waar supergeleidende tapes vaak verschillende vormen van spanning en spanning moeten doorstaan, wordt het begrijpen van de impact van fysieke onvolkomenheden van cruciaal belang. Dit onderzoek werpt niet alleen licht op het scheurgedrag aan de randen van REBCO-tapes, maar biedt ook richtlijnen voor het snijproces en opent nieuwe wegen voor het creëren van duurzamere en efficiëntere supergeleidende materialen, waardoor de grenzen worden verlegd van wat mogelijk is in de wereld van supergeleiding.

Meer informatie: Zhirong Yang et al, Effect van randscheuren op kritische stroomdegradatie in REBCO-tapes onder trekspanning, Supergeleiding (2022). DOI:10.1016/j.supcon.2022.100007

Aangeboden door Shanghai Jiao Tong University Journal Center