3D打印超导体磁场强度创纪录
科技日报北京8月28日电 （记者张佳欣）据新一期《自然·通讯》杂志报道，打导体美国康奈尔大学研究人员开发出一种“一步式”3D打印方法，印超制造出性能创纪录的磁场创纪力有未逮网超导体。其中，强度打印的打导体氮化铌超导体在纳米多孔结构的作用下，其上临界磁场提升至40—50特斯拉，印超创造了该化合物迄今最高纪录。磁场创纪这一突破简化了传统复杂工艺，强度有望推动从医学成像磁体到量子器件等多领域的打导体发展。
早在2016年，印超该团队首次利用嵌段共聚物实现了自组装超导体。磁场创纪力有未逮网这类柔性链状分子能够自发排列成有序、强度重复的打导体纳米级结构。到2021年，印超该团队已证明软材料方法能制备出性能与传统方法相当的磁场创纪超导体。
此次新方法则迈出更大一步。团队采用由嵌段共聚物和无机纳米颗粒组成的“墨水”，在3D打印过程中实现自组装，随后通过热处理转化为多孔晶体超导体。这种“一步式”工艺省去了传统方法中的多重合成、粉末制备、添加黏结剂和多轮加热等步骤，极大提高了效率。
通过该工艺，团队可直接制备具有三重结构层次的超导材料。在原子尺度，原子排列成晶格；在介观尺度，嵌段共聚物的自组装形成有序结构；在宏观尺度，3D打印可形成诸如线圈、螺旋等复杂形态，满足不同应用需求。
本次研究最引人注目的成果来自对氮化铌超导体的打印实验。由于纳米结构的多孔性，这种3D打印超导体的上临界磁场达到了40—50特斯拉，创造了该类化合物超导体的最高“约束效应诱导值”。这一特性对于强超导磁体，如磁共振成像设备至关重要。他们还发现，材料的超导特性可与聚合物分子量等设计参数直接关联，从而为性能预测提供了新工具。
团队计划将该方法拓展至氮化钛等其他超导材料，并探索传统方法难以实现的复杂3D几何结构。多孔架构带来的创纪录比表面积，也为研究量子材料和开发下一代器件打开了新思路。
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