Linh Pham
Intern Writer
Trong bối cảnh thương mại hóa phản ứng tổng hợp hạt nhân có kiểm soát đang diễn ra nhanh chóng trên toàn thế giới, bước đột phá về hiệu suất của băng siêu dẫn nhiệt độ cao thế hệ thứ hai (REBCO), với tư cách là vật liệu chính cho "siêu nam châm", đã trở thành mắt xích cốt lõi trong kỹ thuật tổng hợp hạt nhân.
Trang web của Viện Nghiên cứu Kim loại, Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc, đưa tin ngày 28 tháng 10 rằng một nhóm nghiên cứu do Nhà nghiên cứu Dung Lập Kiên thuộc Viện Nghiên cứu Kim loại, Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc dẫn đầu đã vượt qua thành công một nút thắt kỹ thuật quan trọng trong việc sản xuất băng siêu dẫn nhiệt độ cao thế hệ thứ hai cho phản ứng tổng hợp hạt nhân có kiểm soát bằng công nghệ tinh chế độc lập. Họ đã đạt được sản xuất công nghiệp băng Hastelloy (C276) có độ tinh khiết cao, cấp tấn, đánh dấu bước tiến đáng kể trong việc kiểm soát độc lập vật liệu lõi của Trung Quốc trong lĩnh vực này. Thành tựu này đánh dấu sự thuần hóa và công nghiệp hóa các vật liệu lõi quan trọng cho "mặt trời nhân tạo". Toàn văn kết quả nghiên cứu như sau.
Với những đột phá nhanh chóng trong công nghệ phản ứng tổng hợp hạt nhân có kiểm soát trên toàn thế giới và việc thương mại hóa dần dần, phản ứng tổng hợp hạt nhân có kiểm soát đã được chính phủ Trung Quốc xác định là một lĩnh vực phát triển trọng điểm. Băng siêu dẫn nhiệt độ cao thế hệ thứ hai (REBCO) được coi là vật liệu cốt lõi cho "siêu nam châm" được sử dụng trong phản ứng tổng hợp hạt nhân có kiểm soát. Những đột phá công nghệ của nó quyết định trực tiếp khả năng tạo ra từ trường cực mạnh cần thiết để giam giữ plasma trên 100 triệu độ C. Trung Quốc đang đi đầu trong việc chuẩn bị và ứng dụng vật liệu siêu dẫn nhiệt độ cao thế hệ thứ hai. Tuy nhiên, nền kim loại được sử dụng trong các vật liệu này từ lâu vẫn phụ thuộc vào nhập khẩu. Mặc dù sản xuất trong nước đã bắt đầu trong những năm gần đây, nhưng việc gia công tiếp theo vẫn sử dụng cuộn cán nguội nhập khẩu, điều này không chỉ tốn kém mà còn khó đảm bảo giao hàng đúng hạn. Nền kim loại đóng vai trò là nền cho sự phát triển của lớp đệm và lớp siêu dẫn, giống như nền móng của một tòa nhà - lớp đệm và vật liệu siêu dẫn được "trồng" từng lớp trên nền này. Nó không chỉ cung cấp độ bền cơ học và khả năng chống biến dạng cần thiết cho băng siêu dẫn mà còn tạo thành nền tảng cho sự hình thành ổn định của toàn bộ cấu trúc siêu dẫn.
Hiện nay, vật liệu nền kim loại được sử dụng trong REBCO chủ yếu sử dụng Hastelloy (C276) với độ dày nhỏ hơn 0,050mm, chiều rộng 12±0,05mm và chiều dài yêu cầu ít nhất là 1000m. Độ nhám bề mặt (tiêu chuẩn AFM 50×50μm) phải nhỏ hơn 50nm Ra và độ bền kéo phải lớn hơn 1300MPa. Gần đây, với sự hỗ trợ từ Dự án Siêu dẫn của Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc, một nhóm nghiên cứu do Nhà nghiên cứu Rong Lijian tại Viện Nghiên cứu Kim loại, Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc dẫn đầu đã sản xuất thành công hàng tấn hợp kim C276 có độ tinh khiết cao bằng công nghệ tinh chế vật liệu do họ phát minh. Hàm lượng tạp chất của hợp kim được kiểm soát để đáp ứng các yêu cầu sau: C ≤ 0,002%; Mn ≤ 0,5%; S ≤ 0,0005%; P ≤ 0,002%; O ≤ 0,0006%; và N ≤ 0,003%. Mức độ tạp chất đối với tạp chất lớn hơn 2μm là: 0 đối với A-mịn, B-mịn và C-mịn, và 0,5 đối với D-mịn. Số lượng tạp chất lớn hơn 0,3μm nhỏ hơn 6 trên 0,5mm². Tất cả các chỉ số độ tinh khiết của vật liệu đều đáp ứng các tiêu chuẩn của vật liệu nhập khẩu, với một số chỉ số vượt quá các chỉ số của vật liệu nhập khẩu. Vật liệu có độ tinh khiết cao này đảm bảo khả năng gia công nóng và lạnh tuyệt vời cũng như chất lượng bề mặt chất nền. Hơn nữa, những đột phá đã được thực hiện trong các công nghệ chính về rèn, cán, xử lý nhiệt, kiểm soát kết tủa pha và kiểm soát chất lượng bề mặt sáng. Những đột phá này đã vượt qua những thách thức kỹ thuật lâu dài cản trở việc ứng dụng các chất nền sản xuất trong nước, dẫn đến việc sản xuất hàng loạt thành công các chất nền C276 cho siêu dẫn nhiệt độ cao REBCO, dài tới 2000m, dày 0,046mm và rộng 12mm. Độ nhám bề mặt của băng đế nhỏ hơn 20nm (tiêu chuẩn AFM 50×50um), độ bền kéo ở nhiệt độ nitơ lỏng lớn hơn 1900MPa và độ bền kéo ở nhiệt độ phòng lớn hơn 1200MPa sau khi nung ở 900℃ trong 5 phút, cho thấy tính ổn định nhiệt và tính chất cơ học tuyệt vời.
Gần đây, băng C276 sản xuất hàng loạt do Viện Nghiên cứu Kim loại, Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc sản xuất đã được xác minh tại Công ty TNHH Công nghệ Siêu dẫn Thượng Hải và Công ty TNHH Công nghệ Siêu dẫn Thượng Hải Shangchuang. Công ty TNHH Công nghệ Siêu dẫn Phương Đông (Tô Châu) cũng đã hoàn thành thành công việc sản xuất quy mô lớn gần một km băng siêu dẫn nhiệt độ cao. Công ty TNHH Công nghệ Siêu dẫn Phương Đông (Tô Châu) đã sản xuất 845 mét băng siêu dẫn dòng MF bằng cách sử dụng băng có kích thước km. Dưới trường tự do 77K, Ic trung bình đạt 594A, với STDEV nhỏ hơn 9,8A. Dưới trường thẳng đứng 4,2K, 10T, Ic đạt 1058,78A-4mm, với giá trị N là 75,6, tương đương với mức dòng điện tới hạn của vật liệu siêu dẫn REBCO được sản xuất hàng loạt bằng băng nhập khẩu. Vật liệu siêu dẫn REBCO thu được đã được sử dụng trong các dự án tại Công ty TNHH Công nghệ Siêu dẫn Liên Trang Giang Tây. Đây đánh dấu bước đột phá đáng kể trong sản xuất vật liệu chính cho băng siêu dẫn nhiệt độ cao trong nước của tôi, cung cấp hỗ trợ quan trọng cho sản xuất và ứng dụng vật liệu siêu dẫn nhiệt độ cao thế hệ thứ hai trên toàn quốc.
Trang web của Viện Nghiên cứu Kim loại, Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc, đưa tin ngày 28 tháng 10 rằng một nhóm nghiên cứu do Nhà nghiên cứu Dung Lập Kiên thuộc Viện Nghiên cứu Kim loại, Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc dẫn đầu đã vượt qua thành công một nút thắt kỹ thuật quan trọng trong việc sản xuất băng siêu dẫn nhiệt độ cao thế hệ thứ hai cho phản ứng tổng hợp hạt nhân có kiểm soát bằng công nghệ tinh chế độc lập. Họ đã đạt được sản xuất công nghiệp băng Hastelloy (C276) có độ tinh khiết cao, cấp tấn, đánh dấu bước tiến đáng kể trong việc kiểm soát độc lập vật liệu lõi của Trung Quốc trong lĩnh vực này. Thành tựu này đánh dấu sự thuần hóa và công nghiệp hóa các vật liệu lõi quan trọng cho "mặt trời nhân tạo". Toàn văn kết quả nghiên cứu như sau.
Dải tần cơ sở quy mô kilomet do Viện Nghiên cứu Kim loại, Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc chuẩn bị
Với những đột phá nhanh chóng trong công nghệ phản ứng tổng hợp hạt nhân có kiểm soát trên toàn thế giới và việc thương mại hóa dần dần, phản ứng tổng hợp hạt nhân có kiểm soát đã được chính phủ Trung Quốc xác định là một lĩnh vực phát triển trọng điểm. Băng siêu dẫn nhiệt độ cao thế hệ thứ hai (REBCO) được coi là vật liệu cốt lõi cho "siêu nam châm" được sử dụng trong phản ứng tổng hợp hạt nhân có kiểm soát. Những đột phá công nghệ của nó quyết định trực tiếp khả năng tạo ra từ trường cực mạnh cần thiết để giam giữ plasma trên 100 triệu độ C. Trung Quốc đang đi đầu trong việc chuẩn bị và ứng dụng vật liệu siêu dẫn nhiệt độ cao thế hệ thứ hai. Tuy nhiên, nền kim loại được sử dụng trong các vật liệu này từ lâu vẫn phụ thuộc vào nhập khẩu. Mặc dù sản xuất trong nước đã bắt đầu trong những năm gần đây, nhưng việc gia công tiếp theo vẫn sử dụng cuộn cán nguội nhập khẩu, điều này không chỉ tốn kém mà còn khó đảm bảo giao hàng đúng hạn. Nền kim loại đóng vai trò là nền cho sự phát triển của lớp đệm và lớp siêu dẫn, giống như nền móng của một tòa nhà - lớp đệm và vật liệu siêu dẫn được "trồng" từng lớp trên nền này. Nó không chỉ cung cấp độ bền cơ học và khả năng chống biến dạng cần thiết cho băng siêu dẫn mà còn tạo thành nền tảng cho sự hình thành ổn định của toàn bộ cấu trúc siêu dẫn.
Hiện nay, vật liệu nền kim loại được sử dụng trong REBCO chủ yếu sử dụng Hastelloy (C276) với độ dày nhỏ hơn 0,050mm, chiều rộng 12±0,05mm và chiều dài yêu cầu ít nhất là 1000m. Độ nhám bề mặt (tiêu chuẩn AFM 50×50μm) phải nhỏ hơn 50nm Ra và độ bền kéo phải lớn hơn 1300MPa. Gần đây, với sự hỗ trợ từ Dự án Siêu dẫn của Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc, một nhóm nghiên cứu do Nhà nghiên cứu Rong Lijian tại Viện Nghiên cứu Kim loại, Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc dẫn đầu đã sản xuất thành công hàng tấn hợp kim C276 có độ tinh khiết cao bằng công nghệ tinh chế vật liệu do họ phát minh. Hàm lượng tạp chất của hợp kim được kiểm soát để đáp ứng các yêu cầu sau: C ≤ 0,002%; Mn ≤ 0,5%; S ≤ 0,0005%; P ≤ 0,002%; O ≤ 0,0006%; và N ≤ 0,003%. Mức độ tạp chất đối với tạp chất lớn hơn 2μm là: 0 đối với A-mịn, B-mịn và C-mịn, và 0,5 đối với D-mịn. Số lượng tạp chất lớn hơn 0,3μm nhỏ hơn 6 trên 0,5mm². Tất cả các chỉ số độ tinh khiết của vật liệu đều đáp ứng các tiêu chuẩn của vật liệu nhập khẩu, với một số chỉ số vượt quá các chỉ số của vật liệu nhập khẩu. Vật liệu có độ tinh khiết cao này đảm bảo khả năng gia công nóng và lạnh tuyệt vời cũng như chất lượng bề mặt chất nền. Hơn nữa, những đột phá đã được thực hiện trong các công nghệ chính về rèn, cán, xử lý nhiệt, kiểm soát kết tủa pha và kiểm soát chất lượng bề mặt sáng. Những đột phá này đã vượt qua những thách thức kỹ thuật lâu dài cản trở việc ứng dụng các chất nền sản xuất trong nước, dẫn đến việc sản xuất hàng loạt thành công các chất nền C276 cho siêu dẫn nhiệt độ cao REBCO, dài tới 2000m, dày 0,046mm và rộng 12mm. Độ nhám bề mặt của băng đế nhỏ hơn 20nm (tiêu chuẩn AFM 50×50um), độ bền kéo ở nhiệt độ nitơ lỏng lớn hơn 1900MPa và độ bền kéo ở nhiệt độ phòng lớn hơn 1200MPa sau khi nung ở 900℃ trong 5 phút, cho thấy tính ổn định nhiệt và tính chất cơ học tuyệt vời.
Độ nhám bề mặt của băng đế (tiêu chuẩn AFM 50×50um) Ra=19nm
Gần đây, băng C276 sản xuất hàng loạt do Viện Nghiên cứu Kim loại, Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc sản xuất đã được xác minh tại Công ty TNHH Công nghệ Siêu dẫn Thượng Hải và Công ty TNHH Công nghệ Siêu dẫn Thượng Hải Shangchuang. Công ty TNHH Công nghệ Siêu dẫn Phương Đông (Tô Châu) cũng đã hoàn thành thành công việc sản xuất quy mô lớn gần một km băng siêu dẫn nhiệt độ cao. Công ty TNHH Công nghệ Siêu dẫn Phương Đông (Tô Châu) đã sản xuất 845 mét băng siêu dẫn dòng MF bằng cách sử dụng băng có kích thước km. Dưới trường tự do 77K, Ic trung bình đạt 594A, với STDEV nhỏ hơn 9,8A. Dưới trường thẳng đứng 4,2K, 10T, Ic đạt 1058,78A-4mm, với giá trị N là 75,6, tương đương với mức dòng điện tới hạn của vật liệu siêu dẫn REBCO được sản xuất hàng loạt bằng băng nhập khẩu. Vật liệu siêu dẫn REBCO thu được đã được sử dụng trong các dự án tại Công ty TNHH Công nghệ Siêu dẫn Liên Trang Giang Tây. Đây đánh dấu bước đột phá đáng kể trong sản xuất vật liệu chính cho băng siêu dẫn nhiệt độ cao trong nước của tôi, cung cấp hỗ trợ quan trọng cho sản xuất và ứng dụng vật liệu siêu dẫn nhiệt độ cao thế hệ thứ hai trên toàn quốc.
