日前，中國科學院電工研究所應用超導重點實驗室馬衍偉研究組采用機械壓制新工藝，研制出目前世界最高傳輸臨界電流密度的Sr122型鐵基超導線帶材，在4.2K和10T下超過10⁵ A/cm²（Appl. Phys. Lett. 104 (2014) 202601），這一成果標志著我國率先跨入了實用化門檻，并為我國下一步鐵基長線規模化制備奠定了堅實基礎。 

在2008年研制出國際首根鐵基超導線材后，該研究組通過對金屬包套材料，機械加工和熱處理工藝，摻雜改性，以及織構取向等多項關鍵技術的系統研究，不斷提高鐵基超導線帶材的臨界電流密度，并始終在國際上保持領先水平。經過多年的技術積累和不斷努力，該組通過制備高質量的前驅粉，并率先將熱壓工藝引入鐵基超導帶材的制備，顯著提高了超導芯的致密度并有效消除了其中的微裂紋，將Sr-122鐵基超導帶材的傳輸臨界電流密度大幅度提高至5.1×10⁴ A/cm² (4.2K,10T)，該成果在2014年3月發表于Scientific Reports 4, 4465 (2014) (DOI: 10.1038/srep04465)。隨后，通過進一步優化壓制工藝，該研究組制備出具有高致密度的織構化Sr-122鐵基超導帶材，其傳輸臨界電流首次突破了10⁵A/cm² (4.2 K,10T)的實用化水平。通過高分辨透射電子顯微鏡在原子尺度下對晶界結構的研究發現，帶材超導芯中的晶粒連接緊密，晶粒間不含雜質相，并觀察到大量的小角晶界。因此，對材料微觀結構的調控以及高質量超導相的優化使鐵基超導帶材獲得了高臨界電流密度。相關工作近日發表于Appl. Phys. Lett. 104, 202601 (2014) (DOI: 10.1063/1.4879557)，并得到了審稿人的高度評價：The highest transport Jc reported in Sr122 tape is very encouraging for the superconductivity community。

為了進一步推動122鐵基超導線帶材的應用，該組同時制備出了高性能7芯和19芯多芯線帶材，其中前者的臨界電流密度達到了6.1×10⁴A/cm² (4.2K, 10T)，是目前鐵基超導多芯線的最高紀錄。另一方面，1111型鐵基超導體比122鐵基超導體具有更高的超導轉變溫度和上臨界場，但由于1111型鐵基超導體的合成溫度較高，均勻性和相純度不易控制，因此線帶材的制備難度也比122線帶材大。最近，該研究組通過在SmFeAsO1-xFx (Sm-1111)前驅粉的燒結過程中添加錫，有效消除了Sm-1111晶粒間的FeAs雜質相，將Sm-1111帶材的傳輸臨界電流密度提高至3.45×10⁴A/cm²(4.2K, 0T)，這是目前1111型鐵基超導線帶材中報道的最高值，論文發表于Appl. Phys. Lett. 104, 172601 (2014) (DOI: 10.1063/1.4874261)。 

以上工作得到科技部“973”計劃、國家自然科學基金委及北京市科委的支持。 

圖1 采用新工藝制備的Sr-122單芯鐵基超導帶材、7芯和19芯Sr-122多芯鐵基超導帶材的傳輸臨界電流的磁場特性。其中所研制的Sr-122單芯帶材在4.2K、10 T下的臨界電流密度達到了10⁵A/cm²的最高水平。