科技日报讯 高温超导YBCO(钇、钡、铜合金氧(yǎng)化物(wù))块(kuài)材因其高临界温度(dù)、高(gāo)临界电流密度和高俘获磁场的优异性(xìng)能,在无接(jiē)触磁悬浮、储(chǔ)能旋(xuán)转机械、准永磁(cí)体、混音器、磁(cí)透(tòu)镜、便携式医疗器械、滤(lǜ)波器、航天导航(háng)陀螺等新型高(gāo)性能(néng)器件与电磁(cí)装置开发研制中有着广泛的应用前景。尤其对于旋转机械、航(háng)天导航陀螺和便携式(shì)医疗器械的研制(zhì)开发,在保持超(chāo)导性的(de)前提下,制备(bèi)出更(gèng)轻质的超导材料是这类应(yīng)用追求的一个主要目标。
记者(zhě)4月18日从兰州大学获悉,该校周又和教(jiāo)授团队提出了绿(lǜ)色环保的YBCO超导材料高精度直接(jiē)书写(xiě)式(shì)3D打印方法,解(jiě)决了非牛顿(dùn)流体陶瓷浆料配比和流变控制难题,并采用低(dī)温冷铸微结构调控(kòng)策略(luè),克服(fú)了超导块材烧结收缩开裂的问(wèn)题(tí),实现了(le)复杂多尺度多(duō)层级、超轻(qīng)超导块材的高效可控制备,通(tōng)过性能(néng)表征,获得了(le)最佳性能(néng)的工艺过程参数。
这一新工艺过(guò)程采用可食用有机材料(liào)辅助生成了(le)绿色浆料,展现(xiàn)出(chū)了优良(liáng)的流变特性,实现了(le)精(jīng)细化的复杂(zá)可控结(jié)构YBCO块材的制备。为了解(jiě)决现有3D打印(yìn)陶瓷材料中面(miàn)临的高收缩率问(wèn)题,低温冷铸策略(luè)实现了3D打(dǎ)印超导材料高保型(xíng)性(xìng),为YBCO超导块材(cái)的高(gāo)精度制备(bèi)奠定(dìng)了(le)基础。同时(shí),这一新工(gōng)艺的烧结与补氧耗时均较传统(tǒng)工艺大为缩(suō)短(duǎn),提高了超导材料的制备效率。
据(jù)介绍(shào),周又和(hé)团(tuán)队采(cǎi)用3D制备出的多孔、多(duō)尺度、多层构(gòu)型的(de)YBCO块(kuài)材的质(zhì)量(liàng)密度仅为(wéi)每立方厘米1.38克(kè),为目前国际最低值,约(yuē)为传统冷压烧结工(gōng)艺制备样品的(de)1/3。
团(tuán)队还(hái)提(tí)出一种技术先进且具有工业化应(yīng)用潜力的3D打印YBCO超导陶瓷坯(pī)体(tǐ)巧妙制备方(fāng)法,用(yòng)这种方(fāng)式制(zhì)备的超导体能够在航(háng)天工(gōng)业中用作导航辅助设备。相关研究成(chéng)果发(fā)表在《先(xiān)进(jìn)功能材料(liào)》上。