美国发现新型稀土超薄超导体导线

美国发现新型稀土超薄超导体导线美国国家标准和技术学院（NIST）的研究人员发现了一种添加稀土元素生产高温超导体电力导线的方法，这种导线是现有超导体导线直径的十分之一，但是其载流量几乎一样大。超薄挠性导线将在电力传输领域上开辟新的应用领地并能开发出新型磁体。“该种导线具有轻型、紧凑的特点，可取代铜导线。”负责该项研究的国家标准和技术学院的研究人员丹科说。与现在使用的导线相比，采用该种导线的超导体磁体能产生更强的磁场，强磁场可用于高能粒子物理学和治疗癌症的质子疗法。超导体在低温下也能传导很大的电流，而不产生热量或损耗能量。在医学成像装置和粒子加速器中发现的超导体磁体使用铌合金可使超导体的温度保持在10K（-263℃）下。但是，由稀土元素、钡、铜和氧组成的某些混合物同样能在大于70K(-203℃)的高温下变成超导体，然后采用液氮或氦气进行冷却。与应用于城市居所和密集空间的电力传输铜导线相比，超导体导线作为另一种可选方案更具前景，因此，该种导线备受关注。究其原因，仅一根稀土超导体导线就能代替10根以上的铜导线，而其重量却能减少95%以上，同时能减少热损失。超导体电力导线通常是由缠绕在固体或空心金属芯线周围的超导体“条带”制成的。条带由用超薄层超导体和陶瓷绝缘体薄膜包缠的金属条组成。超导体导线目前被用于小型电网演示中。铋导线早在2006年已被用在俄亥俄州哥伦布的一所公用变电站中，导线直径为7厘米，载流量为3000安培。为了进行比较，研究人员丹科在实验中制作了一根载流量2800安培的直径为7.5米的导线和另一根载流量1200安培的直径为6.5米的导线。这些导线可以围绕一根直径小于1/4米的导线缠绕。丹科用尼龙绝缘的多股铜股线制作芯线，然后将钆铜酸钡制成的超导体条带以交替方向缠绕在芯线的四周。他的实验结果近期刊登在《超导体科学和技术》期刊中。传统的超导体导线较铜导线轻，但是由于其本身的重量仍需埋地敷设。丹科先生说“研究人员正试图研究一种方案，即这些埋地敷设的导线可以用作高架导线”“但是，传统的导线仍很重，而不能采用高架敷设。我们研究的导线的优点就在于其重量大大减轻。”位于佛罗里达州塔拉哈西的国家高磁场实验室的一位科学家称新型导线是优质设计的良好典范。“科学不能急功近利，研究人员已经采用了最好的标准技术”。尽管他不认为新型导线能很快在导线传输领域达到预期的目标。“许多人喜欢使用高温超导体从根本上改变电力工业，”他说。“但是电力工业本身相对保守，不习惯采用低温技术。另一方面，超导体具有数十亿的市场前景，当今的超导体磁体采用铌—钛线圈，线圈可产生25特斯拉的磁场。采用新型高温超导体导线的磁体能产生更强的磁场，而冷却所需的功率较小。具有较轻和挠性特点的新型导线对军事工业具有吸引力，可以替代用于发动机、武器以及飞机和船只设备上的大体积铜导线。“你可以观察一下在一艘海军船只上更换标准铜导线的过程，人们不得不用绳索把导线从导线管中拉出”丹科说。瑞士CERN（核研究欧洲组织）的研究人员同样对能传导大电流的超薄导线感兴趣。