日本支付出绝缘层厚度仅4μm的高温超导线,扶桑

日期:2020-01-04编辑作者:生命科学

日本理化学研究所和千叶大学于2013年8月12日宣布,双方共同开发出了可使稀土类新一代高温超导线的绝缘层的厚度减至原来1/10以下的新的形成绝缘层的方法。由于绝缘层较薄,因此超导线圈的电流密度提高,有望实现超导线圈的小型化。原来绝缘层的厚度与超导线通电层的厚度基本相同,因此存在线圈电流密度较低的课题。

日本理化学研究所和千叶大学组成的联合研发小组开发成功绝缘部厚度是目前十分之一的下一代超薄高温超导电缆。

使用稀土的新一代超导线

目前,高温超导电缆通常呈宽4毫米到5毫米、厚100微米到150微米的薄带状。其中绝缘部分厚度和导电线厚度基本相同,各为50微米左右。较厚的绝缘层对电流密度有一定影响,也使超导线圈体积难以进一步小型化。

利用聚酰亚胺电沉积法做绝缘处理的新一代高温超导线的截面照片

联合小组采用与金属电镀相同的聚酰亚胺电沉积法,在导电线的表面形成极薄的聚酰亚胺绝缘体皮膜。绝缘体的厚度仅为4微米,是目前高温超导电缆绝缘部厚度的十分之一。经测试,断面绝缘比例达到10%以下,较现有高温超导电缆减少80%以上;制成的超导线圈电流密度增加2倍以上,体积可减小4/5左右。制作工序也较目前采取的聚合体绝缘带包卷方式更加简化。可依据需要制作小型超导线圈以及数公里长的高温超导电缆。

新一代高温超导线为宽4~5mm、厚100~150m的薄带形状,要想作为超导线圈使用,必须要用绝缘材料把该线材包覆起来。此次理研和千叶大学开发的形成绝缘层的方法采用的是聚酰亚胺电沉积法,使带正电的聚酰亚胺粒子附着在带负电的线材上,最终,在带状的线材上,平面部分自不必说,拐角部分也可均匀形成极薄的聚酰亚胺绝缘皮膜。

该方法使核磁共振和磁共振成像等装置的小型化和低成本制造成为可能。有关研究成果将发表在物理学《Physica C》杂志电子版。

与缠绕聚合物胶带作为绝缘材料的以往方法相比,新方法不仅形成的绝缘层厚度薄,而且不必担心胶带断裂及偏移,能够以很少的工序简单地形成绝缘层,此外还可轻松用于数km长的线材。此次开发的超导线的截面面积中绝缘部分所占比率为10%以下,超导线圈的电流密度提高至2倍以上,如果是同等能力的超导线圈的话,可将体积减小至1/5以下。

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