A B S T R A C T
本文采用放电等离子烧结(SPS)工艺,结合原位、非原位两种制备技术,成功制备出三块二硼化镁块体超导体。
总结实验内容
介绍性能,各项指标
superconducting onset transition temperature 超导起始转变温度
本文系统分析了二硼化镁样品磁学性能、微观组织结构、磁通钉扎机制与磁通跳跃行为之间的内在关联规律。
重点研究内容
对比1000 ℃、125 MPa 条件制备的原位 IN125 样品与非原位 EX125 样品,700 ℃、300 MPa 低温高压原位制备的 IN300 样品,在 2 K、4.2 K 极低温区间呈现反常磁通跳跃现象;其磁滞回线近似为直线,磁化强度极低,该现象会显著劣化材料临界电流密度(Jc)。
明显更加精准,简介
为什么反常,没明白
随测试温度升高,所有样品的磁通跳跃发生频次逐步降低,当温度升至 20 K 时磁通跳跃现象完全消失。
为什么温度升高,磁通跳跃消失
优秀样品的性能详细介绍
在外场 3 特斯拉条件下,IN300 的临界电流密度约为另外两组样品的 6 倍,说明该样品在全磁场区间均具备优异超导载流性能。
列出数据
IN300 超导性能大幅提升的根源在于:样品内部存在大量纳米尺度第二相颗粒,同时晶界数量显著增多,二者均可作为磁通钉扎中心。
纳米第二相点钉扎与高密度晶界面钉扎的协同耦合作用,大幅强化了材料整体磁通钉扎强度。
基于 Higuchi 钉扎模型开展的拟合计算结果,进一步佐证了上述结论。
验证
1. Introduction
在实用型超导材料中,第二相颗粒与孔洞两类微观结构缺陷无法完全消除。上述缺陷会对磁通产生钉扎作用,进而阻碍磁通的定向运动。该钉扎作用对应的作用力被定义为磁通钉扎力。超导体内部通流载流过程中,磁通钉扎力能够抑制磁通运动,以此降低磁通运动带来的能量损耗。磁通钉扎力越强,超导体能够承载的极限电流越大。
晶粒间连通性是另一项影响超导体临界电流密度\(J_c\)的关键因素
磁通跳跃是另一类能够劣化超导综合性能的关键影响因素。
这个转折好奇妙
但随着外加磁场不断升高,洛伦兹力会持续增大,当其数值超过磁通钉扎力时,磁通涡旋将开始发生运动。磁通涡旋的定向运动会在超导体内部感应出电场,进而产生能量耗散,该损耗主要以焦耳热的形式释放。若产生的焦耳热无法及时充分散出,就会造成局部区域温度上升;温升会进一步加剧磁通涡旋运动,最终诱发磁通跳跃。二硼化镁材料的比热容数值偏低,内部磁通运动产生的热量难以向外扩散,致使该材料更容易发生磁通跳跃。但目前针对放电等离子烧结(SPS)制备的二硼化镁超导体,关于磁通跳跃的相关研究十分匮乏,尤其缺少从微观结构机理层面开展的系统性完整分析
因此,针对磁通跳跃领域的相关机理研究具备十分重要的工程与理论价值。
直接点明研究价值