Ohýbanie kompozitných supravodičov

555

Kompozitné vodiče na báze vysokoteplotných REBCO supravodičov (kuprátov vzácnych zemín) sú schopné prenášať vysoké prúdové hustoty (rádovo 1010 A/m2) pri teplotách kvapalného dusíka (-193 ˚C), čo z nich robí vhodných kandidátov pre magnety s veľmi vysokým magnetickým poľom (desiatky Tesla [T]). Vďaka tomu sú vhodné na prenos elektrického výkonu, magnetickú rezonanciu (MRI), nukleárnu magnetickú rezonanciu (NMR) a iné. Na rozdiel od štandardných medených vodičov, ktoré majú kruhový prierez, sú ľahko formovateľné a ohýbateľné, kompozitné REBCO pásky sú však vyrábané vo forme tenkých vrstiev (1-3 µm). Pre efektívny prenos vysokých výkonov či dosiahnutie vysokých magnetických polí je potrebné spájať vodiče do formy káblov, pričom kruhový prierez kábla je jedným z možných usporiadaní.

Štruktúra REBCO pásiek s mechanickými vlastnosťami podobnými keramickým materiálom kladie prirodzené limity ohybu, pri ktorom dochádza k poškodeniu a prerušeniu supravodivej vrstvy. Pri takomto poškodení supravodič stráca schopnosť prenášať elektrický prúd v supravodivom stave. V tejto práci sme skúmali schopnosť ohybu supravodivých REBCO pásiek pripraveného metódou ISD (Inclined Substrate Deposition) a sledovali sme vplyv orientácie vodiča, polomeru jadra a uhol natočenia vodiča voči jadru na poškodenie supravodivej vrstvy a stratu kritického prúdu (prúd pri ktorom supravodič prestáva byť supravodivý). Z našich výsledkov vyplýva, že pre vodič vyrobený metódou ISD, pri orientácii supravodivej vrstvy ďalej od jadra (expanzia supravodiča) dochádza k poklesu kritického prúdu (strate supravodivosti) už pri 10 mm priemere jadra. Naopak pri orientácií supravodivej vrstvy bližšie ku jadru (kompresia supravodiča) je polomer jadra, pri ktorom dochádza k poklesu kritického prúdu 3 mm pri 30 ˚ natočení vodiča voči jadru. Pri vyšších polomeroch (4 mm, 5 mm), sme pozorovali mierny pokles kritického prúdu až do polomeru natočenia 60˚.

 

Autori: R. Ries, F. Gömöry, M. Mošať, T. Kujovič, C. Hintze and P. Gil
Supercond. Sci Technol. 36 (2023) 014006.

DOI: 10.1088/1361-6668/aca6ad

Vypracoval: M. Mošať