Учёные Корнелльского университета представили метод производства сверхпроводников с помощью 3D-печати. Технология позволяет получать материалы с рекордными свойствами и упрощает процесс их изготовления. Открытие может ускорить развитие медицинской визуализации, квантовых устройств и других высокотехнологичных сфер.
Как это работает
Вместо традиционных многоступенчатых процедур исследователи использовали специально разработанные чернила на основе сополимеров и неорганических наночастиц. При 3D-печати эти компоненты самособираются в заданную структуру, а последующая термообработка превращает её в пористый кристаллический сверхпроводник.
Такой подход объединяет несколько этапов — синтез, измельчение, связывание и повторный нагрев — в один процесс. В результате удаётся формировать сложные архитектуры материалов, которые раньше требовали долгой и трудоёмкой подготовки.
В исследовании также показано, что свойства получаемых сверхпроводников напрямую зависят от параметров исходных полимеров. Это позволило связать молекулярный дизайн чернил с конечными характеристиками материала.
Зачем это нужно
Команда учёных смогла создать и протестировать ниобий-нитридный сверхпроводник с уникальной пористой наноструктурой. Такой материал показал верхнее критическое магнитное поле на уровне 40–50 Тесла — рекордное значение для данного соединения. Это особенно важно для работы в условиях сильных магнитных полей, например, в магнитно-резонансных томографах.
Разработанный метод имеет широкий потенциал применения. Его можно адаптировать к другим соединениям переходных металлов, включая титан-нитрид, а также использовать для создания сложных геометрических форм, труднодостижимых традиционными методами. Дополнительным преимуществом является высокая поверхность пористых материалов, что открывает перспективы для новых поколений квантовых систем.
По словам руководителя проекта, профессора Ульриха Виснера, успех стал возможен благодаря сотрудничеству химиков, физиков и материаловедов. Работа опирается на почти десятилетние исследования в области применения мягких материалов для формирования сверхпроводящих структур.
Новый метод 3D-печати упрощает производство сверхпроводников и позволяет создавать материалы с ранее недостижимыми свойствами. Он может стать основой для разработки более эффективных технологий в медицине, квантовой электронике и энергетике.
