近日，穩態強磁場實驗裝置（SHMFF）用戶中國科學院電工研究所馬衍偉團隊與與北京科技大學、中國科學院物理研究所、中國科學院合肥物質院強磁場中心、國家納米科學中心等單位合作，提出一種基于非對稱應力場的高密度磁通釘扎中心構建策略，顯著提升了鐵基超導線材的載流性能，相關研究成果發表于《先進材料》(Advanced Materials)。SHMFF所屬水冷磁體WM5，為該研究在強磁場環境下的性能驗證與策略優化提供了重要的實驗基礎和技術支撐。
鐵基超導材料具有上臨界場高、各向異性小、制備成本低等優點，在下一代高能粒子加速器、可控核聚變裝置及高場磁共振成像系統等領域具有獨特的應用優勢。高載流性能鐵基超導線材是實現上述高場強電應用的基礎。為獲得高載流性能，需構建高密度納米級磁通釘扎（磁通線被束縛的狀態）中心。由于高溫超導體普遍為非金屬材料，具有本征脆性，在鐵基超導體中引入高密度位錯作為釘扎中心極具挑戰。
針對上述問題，研究團隊提出了一種基于非對稱應力場的高密度磁通釘扎中心構建策略，顯著提升了鐵基超導線材的高場載流性能。該研究采用規模化擠壓成形技術，實現了靜水壓力與剪切應力的協同調控，促使剛性晶格發生局部滑移與扭轉，誘導出高密度位錯，并進一步通過熱處理優化實現了位錯的有序排列，最終形成高效磁通釘扎網絡，顯著增強了強磁場下的磁通釘扎力。采用新策略制備的鐵基超導線材臨界電流密度（Jc）大幅提升，其中10?T的Jc從此前報道最高值1.5×105?A/cm2提升至4.5×105?A/cm2，30?T的Jc提高了5倍達到2.1×105?A/cm2，創造了鐵基超導線材載流性能新紀錄。
研究團隊為了驗證該鐵基超導線材在高場下的載流能力，需通過30 T以上的穩態強磁場進行強電傳輸測試。SHMFF是國內唯一能同時滿足“大電流、大口徑、強磁場”三大關鍵測試條件的平臺，為該研究提供了不可替代的支撐作用。
該研究突破了在非金屬脆性晶格中引入高密度位錯的技術瓶頸，提出了一種可推廣應用于剛性材料的位錯構建通用方法，為發展低成本、高性能鐵基超導線材開辟了全新路徑。
此項工作得到國家重點研發計劃、國家自然科學基金、中國科學院先導項目的支持。
文章鏈接：https://doi.org/10.1002/adma.202513265
圖. 25-33 T強磁場下傳輸電流測試
