蘭(lan) 州大學土木工程與(yu) 力學學院周又和教授團隊製備出的超輕質YBCO超導塊，不僅(jin) 具有結構複雜、高超導性的優(you) 良特性，且其臨(lin) 界電流密度還提高到了傳(chuan) 統冷壓燒結樣品的3.15倍，其密度值也為(wei) 目前國際最低。

想象一下，如果握在手裏的甜筒冰淇淋化了，而甜筒殼底部恰好破了個(ge) 洞，任由冰淇淋往下滴，會(hui) 滴出怎樣的圖景？科技日報記者5月23日從(cong) 蘭(lan) 州大學獲悉，該校土木工程與(yu) 力學學院周又和教授團隊用這樣的“冰淇淋”設計，解決(jue) 了一個(ge) 可控超導材料製備的國際難題。相關(guan) 成果近日發表在國際著名期刊《先進功能材料》上。

在這個(ge) “冰淇淋”中，類似甜筒外殼的裝置叫作3D打印噴頭，“甜筒”裏裝的則是經過數次配比而成的YBCO（釔鋇銅氧高溫超導體(ti) ）超導塊材漿料。在團隊設計的程序控製下，漿料自如地從(cong) 噴頭中滴落，可按照既定“路線”打印出具有複雜形狀的超導樣品。

一直以來，高溫超導YBCO塊材因其高臨(lin) 界溫度、高臨(lin) 界電流密度和高俘獲磁場的優(you) 異性能，在無接觸磁懸浮、儲(chu) 能旋轉機械、準永磁體(ti) 等方麵顯示出良好的應用前景。但由於(yu) 製備YBCO塊材的原材料——YBCO氧化物陶瓷自帶本征脆性，再加上高溫燒結製備過程中溫度變化引起的機械應力，傳(chuan) 統冷壓燒結製備無法實現各種形狀、各種結構的製備和塑形要求。

“超導材料的固有脆性極大地製約了超導應用的力學性能，其超導性與(yu) 力學性能是一大矛盾，建議蘭(lan) 州大學針對增韌改性進行攻關(guan) 。”2015年，在浙江大學召開固體(ti) 力學國家基金委創新研究群體(ti) 交流會(hui) 時，時任國家自然科學基金委主任楊衛院士得知周又和團隊長期關(guan) 注此領域，就未來研究方向與(yu) 周又和進行了深入探討。

經過近5年的攻堅，周又和團隊成功探索出高精度直接書(shu) 寫(xie) 式（DIW）3D打印技術，采用低溫冷鑄微結構調控策略，進一步克服了YBCO塊材燒結收縮開裂的問題，將YBCO的收縮率由傳(chuan) 統的50%降低到基本不收縮，為(wei) YBCO超導塊材的高精度製備奠定了基礎。

該團隊製備出的超輕質YBCO超導塊不僅(jin) 具有結構複雜、高超導性的優(you) 良特性，還將YBCO塊材的臨(lin) 界電流密度提高到了傳(chuan) 統冷壓燒結樣品的3.15倍，其密度值也為(wei) 目前國際最低，約為(wei) 傳(chuan) 統冷壓燒結工藝製備樣品的1/3。同時，材料的多孔結構特點也為(wei) 後續縮短補氧耗時奠定了基礎，使其製備效率得到大幅度提升。

由該3D打印設備製備出的厘米尺度級的超導塊材，比如具有特定結構的3D晶格結構可應用於(yu) 高溫超導濾波器，為(wei) 5G通信和軍(jun) 事設備提供更好的服務。而由該3D打印設備製備出的超導飛輪，實現了在液氮溫度下航天陀螺飛輪懸浮及旋轉，為(wei) 工程應用奠定了基礎。

周又和說，下一步團隊將著力研究超導材料的增韌改性，致力於(yu) 實現超導塊材的強韌化，進而實現易加工性，同時進一步提高3D打印製備樣品的臨(lin) 界電流，為(wei) 超輕YBCO超導塊材的可控製備和未來應用打下堅實基礎。