Коллектив исследователей Петрозаводского государственного университета получил патент Российской Федерации на способ создания защитного покрытия для лент высокотемпературных сверхпроводников (ВТСП). Разработка решает одну из ключевых задач в создании мощных сверхпроводящих магнитных систем — обеспечение безопасного отвода тока при локальном переходе сверхпроводника в нормальное состояние и предотвращение тем самым риска разрушения материала.
Для магнитов, работающих на постоянном токе, используются ленты сверхпроводников с межвитковой изоляцией. Для создания очень мощных магнитов требуется переменный ток, в этом случае часто возникают лекальные перегревы и лента перегорает. Новое «умное» покрытие является изоляцией при рабочих температурах, но при перегреве превращается в проводник и отводит ток и тепло, предотвращая перегорание ленты. Новая технология, предложенная учеными физико-технического института, не требует нагревания ленты при нанесении «умного» покрытия, а значит, не ухудшает свойства сверхпроводникового слоя лент. Покрытие состоит из нанонитей оксида ванадия, полученных методом электроспиннинга с последующим двухступенчатым отжигом, и полимерного связующего. Исследования проводились в лаборатории синтеза микро- и наноструктур ФТИ и были поддержаны грантом РНФ.
Преимущества технологии
• При нанесении покрытия лента не нагревается. Покрытие наносится непосредственно на готовые ленты ВТСП при комнатной температуре, что позволяет сохранить сверхпроводящие характеристики лент.
• Развитая структура нанонитей обеспечивает высокую проводимость при значительно меньшей концентрации активного материала по сравнению с порошковыми аналогами.
• Покрытие демонстрирует изменение поперечного сопротивления на 2–3 порядка при локальном перегреве ленты, что гарантирует эффективное шунтирование тока и отвод тепла.
• Улучшенная адгезия и гибкость покрытия важны при намотке катушек из лент ВТСП.
Технология ориентирована на производство многослойных лент для мощных сверхпроводящих магнитных систем, используемых, например, в термоядерных реакторах типа токамак и других установках, работающих при криогенных температурах (около 90 К и ниже).
Разработка защищена патентом РФ № 2861601 от 06.05.2026 (приоритет от 19.09.2025).
В ближайшее время планируется трансфер технологии в производство.
Изображение на обложке: разработано Magnific
Источник: Минобрнауки России
