En el ámbito de la superconductividad, la durabilidad y eficiencia de materiales como las cintas REBCO (óxido de cobre y bario de tierras raras) son cruciales para su aplicación en diversos campos de alta tecnología. Sin embargo, estos materiales enfrentan desafíos, particularmente cuando se trata de mantener sus propiedades superconductoras bajo tensión.

Un estudio reciente profundiza en la intrincada relación entre el estrés mecánico y las capacidades superconductoras de las cintas REBCO, ofreciendo nuevos conocimientos que podrían allanar el camino para materiales superconductores más robustos y fiables.

El centro de este estudio es examinar las grietas en los bordes causadas por el proceso de corte en las cintas REBCO cuando se someten a tensiones de tracción. Estas cintas, conocidas por su alta capacidad de corriente crítica, son esenciales en muchas aplicaciones superconductoras, desde equipos de imágenes médicas hasta aceleradores de partículas. Se creía ampliamente que incluso las grietas menores en los bordes podían propagarse y causar una degradación prematura de las cintas REBCO cuando se sometían a tensión, lo que generaba preocupaciones sobre la longevidad y confiabilidad de estos materiales en aplicaciones prácticas.

El equipo de investigación, dirigido por científicos de la Universidad de Tsinghua, la Universidad de Houston y la Academia de Ciencias de China, empleando técnicas microscópicas y computacionales avanzadas, analizó meticulosamente cómo estas grietas en los bordes afectan la capacidad de las cintas para transportar supercorriente sin resistencia.

El equipo examinó cintas REBCO comerciales fabricadas mediante diferentes procesos y descubrió que cuando el factor de intensidad de la tensión en la punta de la grieta está por debajo de cierto umbral (KIC =2,3 MPa√m), las grietas en los bordes no se propagan, y concluyó que estas grietas no causarán lesiones prematuras. degradación.

Una de las conclusiones clave de la investigación es un modelo que utiliza múltiples propiedades de fisura en los bordes para evaluar los factores de intensidad de tensión. Este modelo es particularmente valioso para los fabricantes, ya que sugiere que al controlar estos factores, podría ser posible mejorar la resistencia de las cintas REBCO contra el estrés mecánico.

La investigación se publica en Superconductividad. diario.

Las implicaciones de este estudio se extienden más allá de los límites del laboratorio. En aplicaciones del mundo real, donde las cintas superconductoras a menudo deben soportar diversas formas de estrés y tensión, comprender el impacto de las imperfecciones físicas se vuelve primordial. Esta investigación no solo arroja luz sobre el comportamiento de las grietas en los bordes de las cintas REBCO, sino que también proporciona orientación para el proceso de corte y abre nuevas vías para crear materiales superconductores más duraderos y eficientes, ampliando los límites de lo que es posible en el mundo de la superconductividad. P>

Más información: Zhirong Yang et al, Efecto de las grietas en los bordes sobre la degradación de la corriente crítica en cintas REBCO bajo tensión de tracción, Superconductividad (2022). DOI:10.1016/j.supcon.2022.100007

Proporcionado por el Centro de Revistas de la Universidad Jiao Tong de Shanghai