银掺杂MgB2超导块材的磁悬浮性能优化：火花等离子体烧结技术的突破与应用

来自国际团队的研究人员通过火花等离子体烧结技术（SPS）制备了银掺杂MgB2超导块材，系统研究了不同银含量（0-9.0 wt%）对材料结构、磁性和磁悬浮性能的影响。研究发现，1.5-3.0 wt%银掺杂样品在20 K时表现出最优异的垂直力（Fz,ZFC +17.78 N）和侧向力（Fx 6.37 N），其零场临界电流密度和钉扎力同步提升。该研究为开发高性能超导磁悬浮材料提供了新思路。

　　

采用原位火花等离子体烧结技术（Spark Plasma Sintering, SPS）成功制备了直径20毫米、厚度3.8毫米的银掺杂二硼化镁（MgB₂）超导块材系列样品，银添加量梯度设置为0、1.5、3.0、4.5、6.0及9.0 wt%。通过综合结构表征、微观形貌分析和磁学性能测试，结合零场冷却（ZFC）与场冷却（FC）模式下的磁悬浮力测量，发现所有样品均呈现陡峭的超导转变曲线，临界温度（T_c）稳定在36.5-37.9 K区间。

特别值得注意的是，当银掺杂量为1.5-3.0 wt%时，材料展现出最佳的磁悬浮性能：在20 K低温环境下，垂直悬浮力（F_z,ZFC）峰值达到+17.78 N，而横向恢复力（F_x）最大值可达6.37 N。微观机理研究表明，3 wt%银掺杂样品同时获得了最优的零场临界电流密度（J_c）和磁通钉扎力（F_p），证实了磁悬浮性能与超导电流承载能力的正相关性。

这项突破性工作不仅揭示了银元素在MgB₂超导相中的优化作用机制，更为新型轨道交通磁悬浮系统、高场磁体等工程应用提供了具有产业化潜力的材料解决方案。