總部設在FSU的國家高磁場實驗室的博士後研究員亞武茲·奧茲（Yavuz Oz）從事下一代超導磁體的研究工作，這種磁體的威力與日俱增，有可能徹底改變我們的世界。這些巨人巨星背後的魔力可能在於為它們供電的高溫超導（HTS）導線。來源：佛羅里達州立大學
下一代超導磁體有可能徹底改變儲能、粒子加速器和醫學等領域。這些工具背後的魔力在於為它們供電的高溫超導（HTS）導線。
FAMU-FSU工程學院的一個團隊發現瞭如何最佳化一種高溫超導材料電線研究結果可能導致新的加工技術，以提高效能和降低成本。他們的研究發表在《物理評論材料》上。
“有三種商用高溫超導導線可以供電超導磁體“該研究的主要作者Yavuz Oz說，他是FSU總部的國家高磁場實驗室的博士後研究員。”其中兩個是長方形的，捲起時看起來像捲曲的膠帶，第三個是圓形的。我們想找到更好的方法來最佳化磁鐵。"
Oz正在與學院的一個研究團隊合作，該團隊由David Larbalestier領導，David Larbalestier是國家高磁場實驗室的首席材料科學家，FAMU-FSU工程學院的機械工程教授Marie Krafft。
該團隊正在特別關注Bi的結構2高階2加利福尼亞州1銅2O十（Bi-2212）圓導線，也稱為BSCCO導線。
Larbalestier說：“我們發現Bi-2212導線的加工方式產生了一種特殊的結構，這種結構自然連線良好。”。“這一點很重要，因為它使我們能夠專注於結構的這些有益方面，我們可以在生產中最佳化這些方面，從而顯著提高效能。”
最堅固的磁鐵可以有數公里長的超導導線為其供電，電流透過這些材料。由於導線中的晶體連線不良，一些超導體的電流路徑可能會受阻。要最大限度地減少這些連線不良的地區的時間和成本。它們在矩形導線中尤其有問題。
相比之下，高效能Bi-2212圓導線自然沒有這些斷開區域。Bi-2212圓絲是將Bi-2212粉末熔在銀絲中製成的。當緩慢冷卻時，Bi-2212粉末結晶時，顆粒團結構良好。這種紋理有助於導線達到高臨界電流密度。底層結構中晶粒間的邊界（稱為晶界）允許電流流過大面積的表面積，這提高了臨界電流容量。
奧茲說：“我們有了Bi-2212導線電流流動理論模型的第一個實驗證據，稱為磚牆模型。”。“它聲稱電流喜歡某些具有大表面積的連線，以繞過電氣不連線的區域。"
Bi-2212圓導線的結構由沿導線緩慢旋轉的晶粒組成，使導線在各個方向都具有相同的超導特性，這是製造磁體的一個重要優勢。其他以帶狀形式製成的超導體導線是扁平的，晶粒排列均勻。當在不同的方向上測量時，晶粒排列的方式使膠帶具有不同的超導特性，這使得設計磁線圈變得更加困難。
科學家們用一種叫做“過度摻雜”的技術對Bi-2212導線進行了實驗，在這種技術中，儘可能多地嚮導線中加入氧氣。這種技術透過增加臨界電流密度，從而提高了材料的電輸運效能，從而增強了所產生的磁場，使材料效能更好。
奧茲說：“超導體只有在材料內部沒有產生熱量的情況下，才能以完美的效率攜帶電流。”。“當磁場穿透超導體，形成漩渦。當材料攜帶電流時，這些渦流會四處移動併產生熱量，從而導致效能問題。透過引入正確種類的雜質，我們可以“鎖定”這些漩渦，防止它們移動和產生熱量。"
為了獲得高的臨界電流密度和更好的效能，強渦流釘扎是必要的。研究小組發現，當過度摻雜被逆轉時（換句話說，當氧從材料中移除時），Bi-2212固有的良好連線性質不會改變。這一發現幫助研究人員縮小了對Bi-2212效能的研究範圍，目的是進一步提高其效能。
奧茲說：“我們希望成功地將Bi-2212推向最大的潛力，成為高場磁體首選的高溫超導材料。”。
透過最佳化Bi-2212圓導線，這種材料可能為需要高場磁體的各種重要應用提供必要的技術，例如升級到世界上能量最高的粒子對撞機歐洲核研究組織（European Organization for Nuclear Research）的大型強子對撞機。
