科技日报讯 高(gāo)温超导YBCO(钇、钡(bèi)、铜合金(jīn)氧化物(wù))块材因(yīn)其高临界温度、高临界电流密度和高(gāo)俘获磁场的优异性能(néng),在无接触磁悬浮(fú)、储能旋转机械、准永磁体、混音器、磁(cí)透镜、便携式医(yī)疗(liáo)器械、滤波(bō)器、航天导航陀螺等新型(xíng)高性(xìng)能器件与电磁(cí)装(zhuāng)置开(kāi)发(fā)研制中有着(zhe)广(guǎng)泛的应用(yòng)前景。尤(yóu)其对于旋(xuán)转机械、航天(tiān)导航陀螺(luó)和便携式(shì)医疗器械(xiè)的研制开发,在保持超(chāo)导(dǎo)性的(de)前提下,制(zhì)备出更轻(qīng)质的超导材料是(shì)这类应用追求的一个主要目标。
记者4月18日从兰州(zhōu)大学获(huò)悉,该(gāi)校周又和教授团队提出了(le)绿色环保的(de)YBCO超导(dǎo)材(cái)料(liào)高(gāo)精(jīng)度直接书写式3D打印(yìn)方(fāng)法,解决了非牛顿(dùn)流体陶瓷(cí)浆(jiāng)料配比和流变控(kòng)制(zhì)难题,并采(cǎi)用低温冷(lěng)铸微结构(gòu)调控策略,克服了超导块材烧结收缩开(kāi)裂的(de)问题,实现了复杂多(duō)尺度(dù)多层级(jí)、超轻超导块材的(de)高效可控制备,通过性(xìng)能表(biǎo)征,获得了最佳性能的工艺(yì)过程参数(shù)。
这一新工艺过程采用(yòng)可(kě)食用有机材料辅助生成了绿色浆料,展现出了优良(liáng)的流变特性,实现了精细化(huà)的复杂(zá)可控结构YBCO块材的制(zhì)备(bèi)。为了解决现有3D打印陶瓷材(cái)料中面(miàn)临的(de)高收缩率问题,低温冷铸策略实现了3D打印超导材(cái)料高保型性(xìng),为YBCO超导(dǎo)块材的(de)高精度制备奠定了基础。同(tóng)时,这一新工艺(yì)的烧结与补氧(yǎng)耗时(shí)均较传统(tǒng)工艺大为缩(suō)短,提高了超(chāo)导材料的制备效率(lǜ)。
据介绍,周又和(hé)团队(duì)采用(yòng)3D制(zhì)备出的多孔、多尺度、多层构型的YBCO块(kuài)材(cái)的质量密度仅为每立方厘米1.38克(kè),为目前国际最低值,约为传统冷压烧结工(gōng)艺(yì)制(zhì)备样品的1/3。
团队还提出一种技术先进且具有工(gōng)业化应用潜力的3D打(dǎ)印YBCO超导陶瓷(cí)坯体巧妙制备方法,用这种方式制备的超导体(tǐ)能够在航天工业中用作导航(háng)辅助设(shè)备(bèi)。相关研究(jiū)成果发表在《先进功能材料》上。