新型超导纳米薄膜：柔软、超薄、超轻、应用前景好！
导读
最近，德国萨尔布吕肯大学开发了一种具有「超导特性」的超薄纳米材料，这种超导纳米线可编织进超薄薄膜中，不仅超轻，而且柔软，有望应用于航空航天和医疗技术等领域。
背景知识
John 之前《石墨烯：超导天赋被激发，有望用于分子电子设备！》一文中，对于超导现象有过介绍，我再次回顾一下：
1911年，荷兰莱顿大学的科学家H·卡茂林·昂内斯“意外地”发现，将汞冷却到-268.98℃（4.2K）时，汞的电阻突然消失。随后，他又发现多种金属和合金都具有与汞相类似的低温下电阻消失的特性。H·卡茂林·昂内斯将特殊导电性能称之为超导态。昂内斯由于这一发现获得了1913年诺贝尔奖。
超导体引起的磁悬浮现象
（图片来源于：维基百科）
这里再补充介绍两个现象：
磁屏蔽现象
处于超导态的厚壁多连通超导体，若原先空腔中无磁场存在，在外加小于临界磁场的磁场后，由于有产生逆磁的屏蔽环电流而磁场不能进入腔内，起到磁场屏蔽的作用，称超导磁屏蔽。
磁悬浮现象
因为没有电阻，当将一个永磁体移近超导体表面时，因为磁力线不能进入超导体内，所以在超导体表面形成很大的磁通密度梯度，感应出高临界电流，从而对永磁体产生排斥。排斥力随相对距离的减小而逐渐增大，它可以克服超导体的重力，使其悬浮在永磁体上方的一定高度上。当超导体远离永磁体移动时，在超导体中产生一负的磁通密度，感应出反向的临界电流，对永磁体产生吸力，可以克服超导体的重力，使其倒挂在永磁体下方的某一位置上。
超导体目前广泛应用于各个领域，由于「零电阻损耗」，它也可用于节能的电力传输线以及能量存储设备，由于特殊的「磁现象」，可以用于核磁共振扫描仪和悬浮列车等设备。
创新简介
这项研究主要开发了具有「超导特性」的超薄纳米材料，这种超导纳米线可编织进超薄薄膜中，像保鲜膜一样柔软，质量也很轻。
这项研究的主要领导者是德国萨尔布吕肯大学的教授 Uwe Hartmann ，另外合作者有莱布尼兹新材料研究所（INM）的教授 、也是萨尔布吕肯大学能源材料系的主席 Volker Presser。研究成果发表于一些列的科学杂志上。
（图片来源于：德国萨尔布吕肯大学/Oliver Dietze）
在初期阶段，大众汽车基金会赞助了这项研究，目前这项研究正在接受德国研究基金会（DFG）的赞助。
关键技术
萨尔布吕肯大学的实验物理团队开发的这种材料，也许第一眼看起来十分普通，有点像一张烧焦的黑纸。然而，现象总是会欺骗人。这种“低调”的物体是超导体，简单点说，就是材料中的电子在流过寒冷的固定化原子晶格的时候，不会受到任何限制。
（图片来源于：德国萨尔布吕肯大学/Oliver Dietze）
创新价值
目前，许多普通的超导材料都是刚性、脆性、稠密的，所以它们的应用受到了限制。
然而，萨尔布吕肯大学的物理学家现在成功在柔性薄膜中的实现了超导属性。这种材料从本质上讲，就是塑料纤维织物和高温超导纳米线。
萨尔布吕肯大学纳米结构研究和纳米技术专业的教授 Uwe Hartmann 解释道：
“这使得这种材料十分柔软和适应性强，有点像保鲜膜（或者塑料包裹膜）。理论上讲，这种材料可以被做成任何形状。并且相对于超导陶瓷，我们需要的材料更少，这样我们的超导网制造成本也更低。”
质量轻是这种材料另外一项特别的优势。Hartmann 说：
“这种材料的密度只有每立方厘米0.05克，十分轻，重量不到传统陶瓷材料的百分之一。这使得这种材料十分有希望应用于，重量是关键因素的领域，例如空间技术，另外在医疗技术方面也有一些潜在的应用。”
这种材料也可以作为一种新型涂料，提供电磁场的低温筛选，或者它可以用于柔性线缆，或者促进无摩擦运动。
制造工艺
（图片来源于：德国萨尔布吕肯大学/Oliver Dietze）
为了能够编织这些材料，理论物理学家使用了一项称为「静电纺丝」的技术，这项技术通常用于制造聚合物纤维。
Hartmann 项目小组中的一位研究科学家 Michael Koblischka 解释道：
“我们通过一种非常好的喷嘴，被称为“喷丝头”，在它上面施加一个高电压，从而使得液体材料喷出。这样制造出的纳米丝线比人类的头发直径还要细，只有300纳米或者更细。然后，我们加热网状纤维，形成具有正确成分的超导体。这种超导材料本身是一种特殊的钇钡铜氧化物或者相似的成分。”
商业合作
参考资料
【1】http://www.uni-saarland.de/nc/aktuelles/artikel/nr/17140.html
【2】
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