强韧高温超导纳米线——铁基超导晶须研制成功

强韧高温超导纳米线
——铁基超导晶须研制成功

高温超导纳米线承受应力的样子

日本材料科学研究所(NIMS)和东京工业大学以山浦一成博士等为首的研究小组，成功研制出强韧高温超导纳米线——铁基超导晶须。

日本开发的铁基超导体，基本元素是铁和砷，在添加2种或2种以上其它附加元素之后，其超导转变温度已知达到最高。在晶须制造方法中，一般采用气相反应沉积法，即原料元素的蒸发、反应气体的输送和基体上的沉积。然而，用这种方法制备具有大的长度/直径比的铁基超导晶须时，由于砷元素在晶体生长装置里的广泛扩散，毒性问题很难解决。此外，铁基超导体的超导性能对晶体组成很敏感，例如，超导转变温度为30 K(－243℃)以上的铁基超导体，通常由4种以上元素组成(包括铁和砷)，用气相沉积法合成由4种以上元素组成(包括铁和砷)的须状晶体时，元素成分很难控制。因此，气相沉积法的铁基超导晶须到目前还没有制造出来。

在本研究中，毒性问题容易解决，超导转变温度达到30 K以上，提供有助于工业生产的制造方法。采用金属砷化合物和金属粉末作为原料，与能促进晶体生成的添加剂混合。混合粉末充填在胶囊状金属反应容器里，经适当机械压制后粉坯有最合适的密度，再经合适的热处理得到所希望的铁基超导晶须。现已确认，这种晶须的超导转变温度为33 K(－240℃)，其形状为细长棒针状，长度/直径比在200以上，直径在1 μm以下(纳米线)，具有SrZnSb2型晶体结构。

对于铜氧化物超导体，虽能制造出具有相同超导转变温度的晶须，但由于陶瓷的固有脆性，其应用受到限制。富勒烯超导晶须也能制造出来，但长度/直径比在10以下。铁基超导晶须与此形成对照，其性质更接近于合金，强而韧，不像铜氧化物超导体那样脆，长度/直径比更大，可扩大应用范围。

本课题为日本科技总局“新超导材料及其性能探索和超导线材工业应用”计划的一部分。

(来源:NIMS News)