No domínio da supercondutividade, a durabilidade e a eficiência de materiais como as fitas REBCO (óxido de cobre e bário de terras raras) são cruciais para aplicação em vários campos de alta tecnologia. No entanto, estes materiais enfrentam desafios, especialmente quando se trata de manter as suas propriedades supercondutoras sob tensão.



Um estudo recente investiga a intrincada relação entre o estresse mecânico e as capacidades supercondutoras das fitas REBCO, oferecendo novos insights que poderiam abrir caminho para materiais supercondutores mais robustos e confiáveis.

No centro deste estudo está o exame de fissuras nas bordas causadas pelo processo de corte em fitas REBCO quando submetidas a tensões de tração. Essas fitas, conhecidas por sua alta capacidade de corrente crítica, são essenciais em muitas aplicações de supercondutores, desde equipamentos de imagens médicas até aceleradores de partículas. Acreditava-se amplamente que mesmo pequenas rachaduras nas bordas poderiam se propagar e causar degradação prematura das fitas REBCO quando submetidas a tensões, levantando preocupações sobre a longevidade e confiabilidade desses materiais em aplicações práticas.

A equipe de pesquisa, liderada por cientistas da Universidade de Tsinghua, da Universidade de Houston e da Academia Chinesa de Ciências, empregando técnicas microscópicas e computacionais avançadas, analisou meticulosamente como essas rachaduras nas bordas afetam a capacidade das fitas de transportar supercorrente sem resistência.

A equipe examinou fitas REBCO comerciais fabricadas por diferentes processos e descobriu que quando o fator de intensidade de tensão na ponta da trinca está abaixo de um certo limite (KIC =2,3 MPa√m), as trincas nas bordas não se propagam, concluindo que essas trincas não causarão danos prematuros. degradação.

Uma das principais conclusões da pesquisa é um modelo que usa múltiplas propriedades de trincas nas bordas para avaliar os fatores de intensidade de tensão. Este modelo é particularmente valioso para os fabricantes, pois sugere que, ao controlar estes fatores, poderá ser possível aumentar a resiliência das fitas REBCO contra o estresse mecânico.

A pesquisa está publicada na revista Superconductivity Diário.

As implicações deste estudo vão além dos limites do laboratório. Em aplicações do mundo real, onde as fitas supercondutoras muitas vezes devem suportar várias formas de tensão e tensão, compreender o impacto das imperfeições físicas torna-se fundamental. Esta pesquisa não apenas esclarece o comportamento de rachaduras nas bordas das fitas REBCO, mas também fornece orientação para o processo de corte e abre novos caminhos para a criação de materiais supercondutores mais duráveis ​​e eficientes, ultrapassando os limites do que é possível no mundo da supercondutividade.

Mais informações: Zhirong Yang et al, Efeito de trincas nas bordas na degradação de corrente crítica em fitas REBCO sob tensão de tração, Supercondutividade (2022). DOI:10.1016/j.supcon.2022.100007
Fornecido por Shanghai Jiao Tong University Journal Center