从2008年制备出世界首根铁基超导线带材，到目前将其载流性能提高到10T的强磁场下17000安培每平方厘米的国际最高纪录，中国科学院电工所马衍伟领导研究组始终在高性能铁基超导材料的研制中保持国际领先水平。
传输电流从零到万的突破
今年年初，中国科学院电工所（以下简称电工所）应用超导重点实验室副主任马衍伟带领研究组，采用粉末装管法（Powder-in-tube，简称PIT法），在国际上率先制备出高性能的122型铁基超导多芯线带材。
在电工所“一三五”战略规划中，“超导与电工新材料及其应用”是五个重点培育方向之一，马衍伟带领研究组在铁基超导线带材的制备及性能研究中取得重要进展。
长年的科研积累让马衍伟获得了多项殊荣，包括国家杰出青年基金获得者、中科院“百人计划”入选者、“新世纪百千万人才工程”国家级人选等，他告诉《中国科学报》记者：“虽然我们的铁基超导材料实用化研究领先了一步，如何不被超越还需要付出更多的努力。”
首根超导线材问世
2008年，日本科学家发现了一种铁基超导材料，该材料目前最高的超导转变温度达到55K，上临界场超过100T，在高场磁体中具有广阔的应用前景。
在铁基超导材料发现后，马衍伟领导研究小组采用PIT法，首次成功研制出转变温度达25K的铁基镧氧铁砷线材，这是世界上第一个将铁基新超导材料加工成超导线材的工作。
从2008年制备出世界首根铁基超导线带材，到目前将其载流性能提高到10T的强磁场下17000安培每平方厘米的国际最高纪录，中国科学院电工所马衍伟领导研究组始终在高性能铁基超导材料的研制中保持国际领先水平。
随后，马衍伟研究小组采用银包套材料—掺杂改性—先位烧结等新工艺，解决了包套管与超导芯易反应、杂相多、密度低等难题，进一步提高了铁基超导线带材的临界电流密度。
2011年，研究小组将轧制织构和化学掺杂相结合，有效抑制了铁基超导体的弱连接问题，显著提高了铁基超导线带材的载流能力，测得铁基超导线带材的临界传输电流达到180安培，相应临界电流密度超过25000安培每平方厘米，处于当时世界领先水平。
从第一根铁基超导线材的传输电流零安培提高到180安培，马衍伟研究小组只用了不到3年时间。
而在实际应用中，为了防止磁通跳跃，增强超导线载流稳定性，必须使用具有多芯结构的超导线材。不久前，马衍伟研究小组在不断提高单芯铁基超导线带材性能的基础上，开展了多芯铁基超导线带材的研制工作。
今年年初，马衍伟研究小组以制备单芯线材所采用的PIT法为基础，将单芯银包套的线材进行二次装管，克服了复合包套多芯结构在成型加工中的诸多困难，最终成功制备出了高性能铁银复合包套的七芯122型超导线带材。“这是铁基超导线带材研制方面的一个重大突破，对于强电应用具有重要意义。”
一路走来，马衍伟研究小组让铁基超导材料距离应用又近了一步，并且打败了众多的国际同行，取得了领先的地位。
今年年初，中国科学院电工所（以下简称电工所）应用超导重点实验室副主任马衍伟带领研究组，采用粉末装管法（Powder-in-tube，简称PIT法），在国际上率先制备出高性能的122型铁基超导多芯线带材。
从领先到精益求精
马衍伟至今还记得研究小组于2008年研制出第一根铁基超导线材，虽然得到国内外同行的关注，但当时测得传输电流为0，这让马衍伟心里很清楚，这根铁基超导线材并不合格。
2009年，马衍伟带领团队在铁基超导材料中加入银作为添加剂，增强了超导材料的晶粒连接性，从而使铁基超导线带材的电流密度得到很大提升，首次测得每平方厘米1300安培的超导电流。
“虽然电流还是很小，但这说明我们在前进。”马衍伟肯定地表示。随后，团队又陆续掺入新的添加剂，并进一步改进制备工艺，采用机械轧制方法使铁基超导体晶粒有序排列，进一步提高了晶粒之间的耦合。
2011年，通过高分辨透射电子显微术和电子能量损失谱等先进表征手段，研究小组首次直接观测到122型铁基超导体晶界中存在的富氧非晶层，并深入分析了其形成机理，为进一步提高铁基超导线带材的性能奠定了基础。
继2011年该团队在线带材临界电流获得重大突破后，2012年他们通过进一步优化织构化铁基超导带材的制备工艺，再一次大幅度提高了超导电流，其临界电流密度在10T的强磁场下达到17000安培，进一步证明了铁基超导材料在强电应用上的巨大潜力。
今年年初，中国科学院电工所（以下简称电工所）应用超导重点实验室副主任马衍伟带领研究组，采用粉末装管法（Powder-in-tube，简称PIT法），在国际上率先制备出高性能的122型铁基超导多芯线带材。
如何保持不被超越
采访中，马衍伟多次提及铁基超导材料的实用化研究在国际上炙手可热，处于你追我赶的态势，研究成果随时可能被超越。虽然目前团队的研究成果处于世界领先的地位，但竞争对手虎视眈眈，如果不抓紧下一步的研发，迟早将会落后于人。
记者来到马衍伟研究小组的实验室，看到一根不到一米的金属管通过轧制后逐渐变长的过程，虽然使用的是替代金属管，而不是超导材料，但实验室工作人员还是为记者很好地呈现了一幅铁基超导线带材料工艺的现场。
记者还发现，实验室很多设备都是国产常见机器，原来这也是PIT法价格低廉的部分原因。
马衍伟告诉记者，铁基超导芯中存在的空洞、微裂纹、杂相、晶界处的非晶相和其他的一些晶体缺陷等，极大限制了材料中电流的传输，因此必须开发新方法和优化热处理的工艺，进一步减少杂相，提高超导相的纯度，同时也可以使用冷压法提高超导芯的致密度。
为此，研究小组下一步的工作重点是改进热处理和轧制组织工艺，优化长线的均匀性和整体性能、降低制作成本、提高热稳定性和机械性能，希望获取具有实际应用价值的铁基超导线带材料。
这些均需要新的实验来完成，马衍伟向记者介绍，不久实验室还将添置新的设备，以保证实验的下一步工作进展顺利。
马衍伟研究小组的铁基超导材料研发得到了科技部、北京市科委、国家自然科学基金委的大力支持，当记者问及作为应用技术，为何不找一些大型企业合作时，马衍伟表示，企业决策者与研究人员往往是两套思路，前者趋于利益，后者纯粹研发。
目前超导材料还没有达到大规模产业化的一步，为此马衍伟希望自己的研究小组先踏踏实实做好纯粹的科研。
