Ein Forschungsteam unter der Leitung von Professor Ma Yanwei vom Institut für Elektrotechnik der Chinesischen Akademie der Wissenschaften hat einen Durchbruch bei der Stromleitfähigkeit von supraleitenden Drähten auf Eisenbasis erzielt. Mithilfe einer neuartigen Strategie asymmetrischer Spannungsfelder gelang es ihnen, ein Flussverankerungszentrum hoher Dichte zu entwickeln. Ihre Ergebnisse wurden in der Fachzeitschrift *Advanced Materials* veröffentlicht.

Das Labor für stationäre Hochmagnetfelder (CHMFL) des Physikalischen Instituts Hefei der Chinesischen Akademie der Wissenschaften spielte in dieser Studie eine unverzichtbare Rolle. Sein wassergekühlter Magnet WM5 lieferte entscheidende experimentelle Unterstützung für die Überprüfung der Leistungsfähigkeit supraleitender Drähte auf Eisenbasis und gewährleistete so die Genauigkeit und Zuverlässigkeit der Forschungsdaten.

Eisenbasierte Supraleiter sind Schlüsselmaterialien für Hochfeldtechnologien der nächsten Generation und bieten Vorteile wie hohe kritische Feldstärke, geringe Anisotropie und Kosteneffizienz. Ihre spröde Gitterstruktur stellt jedoch eine erhebliche Herausforderung für die Erzeugung dichter Flussverankerungszentren dar, die den Transport großer, verlustfreier Ströme ermöglichen. Das Forschungsteam entwickelte eine neuartige Methode, die auf asymmetrischen Spannungsfeldern basiert und durch ein dehnbares Extrusionsverfahren eine koordinierte Steuerung von hydrostatischem Druck und Scherspannung erreicht. Dieser Prozess induziert lokale Gittergleitung und -verdrehung in der starren Kristallstruktur und erzeugt so hochdichte Versetzungen. Diese werden durch Wärmebehandlung weiter optimiert, um eine geordnete Anordnung zu bilden und damit ein effektives Netzwerk von Flussverankerungszentren zu schaffen. Experimentelle Ergebnisse zeigen eine deutliche Leistungssteigerung des technischen Drahtes bei der kritischen Stromdichte (Jc): Bei 10 Tesla (T) steigt Jc von 1,5 × 10⁵ A/cm² auf 4,5 × 10⁴ A/cm² und erreicht bei 30 T einen Wert von 2,1 × 10⁵ A/cm², das Fünffache des bisherigen Referenzwertes. Damit wird ein neuer globaler Standard für supraleitende Drähte auf Eisenbasis gesetzt. Professor Ma Yanwei erklärte: „Für die Prüfung dieser Hochleistungsdrähte ist ein Magnetfeld von über 30 T erforderlich, und der wassergekühlte Magnet WM5 des CHMFL bietet die dafür notwendige experimentelle Umgebung.“

Diese Forschung eröffnet nicht nur einen neuen, kostengünstigen Weg zur Entwicklung von Hochleistungs-Supraleiterdrähten auf Eisenbasis, sondern beschleunigt auch deren praktische Anwendung in zukunftsweisenden Hochfeldtechnologien wie Teilchenbeschleunigern, Fusionsanlagen und Magnetresonanztomographiesystemen.

Weitere Informationen: Meng Han et al., Asymmetric stress engineering for dense dislocations in brittle superconductors with strong vortex pins, Advanced Materials (2025).