高性能超导导线制成

脉冲激光沉积技术用于加热HTS导线，其中激光束烧蚀在基板上沉积为薄膜的材料。图片来源：布法罗大学

美国布法罗大学领导的团队研制出世界性能最高的高温超导（HTS）导线段，为人类驾驭磁力开辟了全新可能性，其有望改变现有能源基础设施，甚至实现商业核聚变。相关报告发表在最新一期《自然·通讯》上。

高温超导导线技术能在高于传统超导体所需温度下无阻力传输电力。新HTS导线以稀土钡铜氧化物为基础，涵盖所有磁场和从5开尔文到77开尔文的工作温度范围，这个温度范围高于传统超导体发挥作用所需的温度。

在4.2开尔文时，新HTS导线在没有外部磁场的情况（也称为自场）下，每平方厘米可承载1.9亿安培的电流；而在7特斯拉磁场下，每平方厘米可承载9000万安培的电流。

在更高的20开尔文（商业核聚变的预期应用温度）时，在自场下，这些导线每平方厘米仍可承载超过1.5亿安培的电流；在7特斯拉磁场下，每平方厘米可承载超过6000万安培的电流。

就临界电流（在超导体中，可视为无阻流动的最大直流电流）而言，这相当于4.2开尔文时，4毫米宽的导线段在自场下可承载1500安培的超电流；在7特斯拉磁场下，可承载700安培的超电流。在20开尔文时，在自场下可承载1200安培的超电流；在7特斯拉磁场下，可承载500安培的超电流。

值得注意的是，尽管该团队研制的HTS薄膜厚度仅为0.2微米，但其承载的电流却可与厚度几乎是其10倍的商用超导导线相媲美。

这些导线表现出强大的将磁涡旋钉住或固定在适当位置的能力。在4.2开尔文时，其钉扎力（钉扎磁涡旋的能力）约为每立方米6.4太牛顿；在20开尔文时，其钉扎力约为每立方米4.2太牛顿，两者的磁场强度均为7特斯拉。

这是迄今为止报告的所有磁场和工作温度下，临界电流密度和钉扎力的最高值。