Los cables superconductores de alta temperatura ahora tienen un "esqueleto" más barato y resistente. El equipo de investigación del Instituto de Física y Tecnología Química de la Academia China de Ciencias ha desarrollado con éxito un nuevo "esqueleto" para cables superconductores de alta temperatura: la cinta base de aleación a base de hierro (DW01). Los indicadores clave de rendimiento de los cables superconductores preparados con esta cinta base son significativamente superiores a los de los productos tradicionales de cinta base de aleación Hastelloy, lo que marca un paso importante de China hacia la autonomía y el control de los materiales centrales de los cables superconductores de alta temperatura.
El cable superconductor de alta temperatura es un material avanzado que puede conducir electricidad casi sin resistencia bajo corrientes elevadas y campos magnéticos intensos, y se utiliza principalmente en campos como la fusión nuclear controlada, la energía superconductora y los aceleradores superconductores. Parece una cinta metálica delgada, pero en su interior se apilan varias capas de materiales; la capa superconductora que realmente conduce es muy fina, y debajo debe haber una "base" resistente y duradera, es decir, la cinta base. Esta cinta base es como el esqueleto del cuerpo humano; debe soportar flexiones, estiramientos y cambios bruscos de temperatura.
Durante las últimas décadas, este "esqueleto" se ha fabricado casi exclusivamente con aleación Hastelloy (C276). Más de la mitad de esta aleación es níquel, que es costoso, además de metales raros como molibdeno, tungsteno y cobalto; el hierro, que es barato, solo representa el cinco por ciento, por lo que el costo de las materias primas siempre ha sido muy alto. Más importante aún, este material se ha utilizado durante casi 30 años y queda poco margen para mejorar su rendimiento.
Para abordar este problema, el equipo de los investigadores Li Laifeng y Shi Li del Instituto de Física y Tecnología Química de la Academia China de Ciencias, en colaboración con el Instituto de Investigación Técnica de Shougang y la Compañía de Nuevos Materiales Beiye de Beijing, partió de las aleaciones a base de hierro y, tras más de tres años de investigación, desarrolló la cinta base DW01, cuyo componente principal es el hierro común; el costo de las materias primas es solo una cuarta parte del de la cinta base C276.
Cinta base de aleación a base de hierro para cables superconductores de alta temperatura de segunda generación
Que sea barata no es suficiente; lo clave es el rendimiento. En mayo de este año, Shanghai Superconducting Technology Co., Ltd. preparó con éxito cables superconductores de grado comercial utilizando la cinta base DW01. Las pruebas mostraron que, en un entorno a menos 196 grados Celsius y con campo cero, la corriente crítica de la cinta plateada de 12 milímetros de ancho alcanzó los 647 amperios; al estirar la cinta un 0,6%, la corriente crítica de la cinta con base DW01 solo disminuyó menos del 10%, mientras que la de la cinta con base C276 disminuyó más del 50%. "Esto demuestra que el nuevo 'esqueleto' es más duradero y no es fácil que dañe la capa superconductora al doblarse o someterse a tensión", afirmó Li Laifeng.
Además, las propiedades magnéticas y de resistencia eléctrica de la cinta base DW01 también son superiores a las de la cinta base C276, lo que contribuye a reducir las pérdidas de energía durante su uso. El equipo ya ha solicitado 6 patentes de invención sobre la composición y el método de fabricación de la cinta base DW01. Actualmente, indicadores clave como la precisión del espesor y la calidad superficial de la cinta base DW01 han alcanzado los estándares de suministro, cumpliendo con los requisitos de producción industrial.
Expertos del sector consideran que la cinta base DW01 no solo abre una nueva vía para la localización de los cables superconductores de alta temperatura, sino que, con su excelente rendimiento en campos elevados y su significativa ventaja en costos, proporciona un sólido respaldo para que China ocupe una posición de liderazgo en la competencia global de la industria superconductora.