Nel campo della superconduttività, la durata e l'efficienza di materiali come i nastri REBCO (ossido di rame e bario di terre rare) sono cruciali per l'applicazione in vari campi high-tech. Tuttavia, questi materiali devono affrontare delle sfide, in particolare quando si tratta di mantenere le loro proprietà superconduttrici sotto stress.

Uno studio recente approfondisce l'intricata relazione tra stress meccanico e capacità superconduttrici dei nastri REBCO, offrendo nuove informazioni che potrebbero aprire la strada a materiali superconduttori più robusti e affidabili.

Al centro di questo studio c'è l'esame delle crepe sui bordi causate dal processo di taglio nei nastri REBCO quando sottoposti a stress di trazione. Questi nastri, noti per la loro elevata capacità di corrente critica, sono essenziali in molte applicazioni superconduttrici, dalle apparecchiature per l'imaging medico agli acceleratori di particelle. Era opinione diffusa che anche piccole crepe sui bordi potessero propagarsi e causare un degrado prematuro dei nastri REBCO quando sottoposti a stress, sollevando preoccupazioni sulla longevità e l'affidabilità di questi materiali nelle applicazioni pratiche.

Il gruppo di ricerca, guidato da scienziati della Tsinghua University, dell'Università di Houston e dell'Accademia cinese delle scienze, utilizzando tecniche microscopiche e computazionali avanzate, ha analizzato meticolosamente il modo in cui queste crepe sui bordi influiscono sulla capacità dei nastri di trasportare supercorrente senza resistenza.

Il team ha esaminato i nastri REBCO commerciali prodotti con diversi processi e ha scoperto che quando il fattore di intensità dello stress sulla punta della fessura è inferiore a una certa soglia (KIC =2,3 MPa√m), le crepe sui bordi non si propagano, concludendo che queste crepe non causeranno degrado.

Uno dei principali risultati della ricerca è un modello che utilizza molteplici proprietà delle cricche sui bordi per valutare i fattori di intensità dello stress. Questo modello è particolarmente prezioso per i produttori, poiché suggerisce che controllando questi fattori, potrebbe essere possibile migliorare la resilienza dei nastri REBCO contro le sollecitazioni meccaniche.

La ricerca è pubblicata su Superconductivity diario.

Le implicazioni di questo studio si estendono oltre i confini del laboratorio. Nelle applicazioni del mondo reale, dove i nastri superconduttori devono spesso sopportare varie forme di stress e tensione, comprendere l'impatto delle imperfezioni fisiche diventa fondamentale. Questa ricerca non solo fa luce sul comportamento delle crepe sui bordi dei nastri REBCO, ma fornisce anche una guida per il processo di taglio e apre nuove strade per la creazione di materiali superconduttori più durevoli ed efficienti, spingendo i confini di ciò che è possibile nel mondo della superconduttività.

Ulteriori informazioni: Zhirong Yang et al, Effetto delle crepe sui bordi sulla degradazione della corrente critica nei nastri REBCO sotto stress da trazione, Superconduttività (2022). DOI:10.1016/j.supcon.2022.100007

Fornito dal Centro giornalistico dell'Università Jiao Tong di Shanghai