高溫超導材料 3D打印技術取得突破 相關研究成果發表在《先進功能材料》上

塊材因其高臨界溫度、高臨界電流密度和高俘獲磁場的優異性能，在無接觸磁懸浮、儲能旋轉機械、準永磁體、混音器、磁透鏡、便攜式醫療器械、濾波器、航天導航陀螺等新型高性能器件與電磁裝置開發研制中有著廣泛的應用前景。尤其對于旋轉機械、航天導航陀螺和便攜式醫療器械的研制開發，在保持超導性的前提下，制備出更輕質的超導材料是這類應用追求的一個主要目標。

記者4月18日從蘭州大學獲悉，該校周又和教授團隊提出了綠色環保的YBCO超導材料高精度直接書寫式3D打印方法，解決了非牛頓流體陶瓷漿料配比和流變控制難題，并采用低溫冷鑄微結構調控策略，克服了超導塊材燒結收縮開裂的問題，實現了復雜多尺度多層級、超輕超導塊材的高效可控制備，通過性能表征，獲得了最佳性能的工藝過程參數。

這一新工藝過程采用可食用有機材料輔助生成了綠色漿料，展現出了優良的流變特性，實現了精細化的復雜可控結構YBCO塊材的制備。為了解決現有3D打印陶瓷材料中面臨的高收縮率問題，低溫冷鑄策略實現了3D打印超導材料高保型性，為YBCO超導塊材的高精度制備奠定了基礎。同時，這一新工藝的燒結與補氧耗時均較傳統工藝大為縮短，提高了超導材料的制備效率。

據介紹，周又和團隊采用3D制備出的多孔、多尺度、多層構型的YBCO塊材的質量密度僅為每立方厘米1.38克，為目前國際最低值，約為傳統冷壓燒結工藝制備樣品的1/3。

團隊還提出一種技術先進且具有工業化應用潛力的3D打印YBCO超導陶瓷坯體巧妙制備方法，用這種方式制備的超導體能夠在航天工業中用作導航輔助設備。相關研究成果發表在《先進功能材料》上。(邸金 杜英)