Optrævling af virkningen af ​​kantrevner på superledende REBCO-bånd:Et spring i materialets holdbarhed og effektivitet

Inden for superledningsevne er holdbarheden og effektiviteten af ​​materialer som REBCO (Rare Earth Barium Copper Oxide) tape afgørende for anvendelse i forskellige højteknologiske områder. Disse materialer står imidlertid over for udfordringer, især når det kommer til at bevare deres superledende egenskaber under stress.

En nylig undersøgelse dykker ned i det indviklede forhold mellem mekanisk belastning og de superledende egenskaber ved REBCO-bånd, og tilbyder ny indsigt, der kan bane vejen for mere robuste og pålidelige superledende materialer.

Kernen i denne undersøgelse er at undersøge kantrevner forårsaget af opskæringsprocessen i REBCO-bånd, når de udsættes for trækspænding. Disse bånd, kendt for deres høje kritiske strømkapacitet, er essentielle i mange superledende applikationer, fra medicinsk billedbehandlingsudstyr til partikelacceleratorer. Det var en udbredt opfattelse, at selv mindre kantrevner kunne forplante sig og forårsage for tidlig nedbrydning af REBCO-tape, når de udsættes for stress, hvilket giver anledning til bekymringer om disse materialers levetid og pålidelighed i praktiske anvendelser.

Forskerholdet, ledet af forskere fra Tsinghua University, University of Houston og det kinesiske videnskabsakademi, der anvender avancerede mikroskopiske og beregningsmæssige teknikker, analyserede omhyggeligt, hvordan disse kantrevner påvirker båndenes evne til at bære superstrøm uden modstand.

Holdet undersøgte kommercielle REBCO-bånd fremstillet ved forskellige processer og fandt ud af, at når spændingsintensitetsfaktoren ved revnespidsen er under en vis tærskelværdi (KIC =2,3 MPa√m), forplanter kantrevner sig ikke, og konkluderede, at disse revner ikke vil forårsage for tidlige tider nedbrydning.

En af de vigtigste ting fra forskningen er en model, der bruger multiple kantrevneegenskaber til at evaluere stressintensitetsfaktorer. Denne model er særlig værdifuld for producenter, da den antyder, at ved at kontrollere disse faktorer, kan det være muligt at forbedre modstandsdygtigheden af ​​REBCO-bånd mod mekanisk belastning.

Forskningen er publiceret i Superconductivity journal.

Implikationerne af denne undersøgelse strækker sig ud over laboratoriets grænser. I applikationer i den virkelige verden, hvor superledende bånd ofte skal udholde forskellige former for stress og belastning, bliver forståelsen af ​​virkningen af ​​fysiske ufuldkommenheder altafgørende. Denne forskning kaster ikke kun lys over REBCO-tapes opførsel af kantrevner, men giver også vejledning til opskæringsprocessen og åbner nye veje til at skabe mere holdbare og effektive superledende materialer, der skubber grænserne for, hvad der er muligt i superledningsverdenen.

Flere oplysninger: Zhirong Yang et al., Effekt af kantrevner på kritisk strømnedbrydning i REBCO-bånd under trækspænding, Superledning (2022). DOI:10.1016/j.supcon.2022.100007

Leveret af Shanghai Jiao Tong University Journal Center