石墨烯提高超导体的电流密度

  的材料。通常，超导体有很低的临界温度，接近绝对零。然而，一类被称为高温超导体 (HTS) 的超导体的临界温度高于 77 开尔文，即液氮的沸点。它们已大范围的使用在许多行业的超导器件的开发。

  铋锶钙铜氧化物，通常称为 BSCCO，是一类高温超导材料，已在工程、医疗设施、采矿和运输系统中得到普遍研究和应用。其成员之一（Bi1.6Pb0.4）Sr2Ca2Cu3O10或 Bi-2223 拥有最高的超导临界温度，并因其潜在应用而受到广泛关注。然而，临界电流密度弱、磁通钉扎弱以及合成路线复杂等限制阻碍了Bi-2223超导体的发展和进步。

  为了解决这些缺陷，由芝浦理工学院超导材料能源与环境实验室的 Muralidhar Miryala 教授和马来西亚博特拉大学理学院物理系的 Awang Kechik Mohd Mustafa 教授领导的一组研究人员，研究了石墨烯纳米颗粒的添加对 Bi-2223 的相形成和超导性能的影响。

  由于石墨烯具备优秀能力的电学、机械和化学性能，并且石墨烯和Bi-2223均生长为片状微结构，因此石墨烯纳米粒子作为添加剂非常着迷。研究小组使用 X 射线衍射（XRD）检查了分别含有 0.3 wt.%、0.5wt.%和 1.0wt.%的石墨烯纳米粒子的不同 Bi-2223 样品的相形成和晶体结构，并将它们与纯样品进行了比较。他们还使用一种称为交流电敏感度测定法（ACS）的方法研究了样品的临界温度。

  XRD 结果为，样品中主要为Bi-2223 相和Bi-2212相（另一种BSCCO）。另外，对于含有0.3 wt.%和0.5 wt.%石墨烯的样品，由Bi-2223相构成的体积分数较高，而对于含有1.0重量百分比石墨烯的样品，由Bi-2223相构成的体积分数稍低。此外，ACS 分析表明，起始临界温度、锁相温度和

  图4. 40 K 时自场的 VI 曲线.临界电流密度随石墨烯添加量重量百分比的变化。

  有趣的是，石墨烯含量为 1.0wt.%的样品表现出最高的临界电流密度，并具有最适合形成 Bi-2223 超导体的微观结构。Miryala 教授强调说：“这些根据结果得出，添加石墨烯纳米颗粒作为杂质，有可能提高 Bi-2223 超导体的电流密度。”

  ”具有很多出色的电特性、热特性及机械特性。具体来说，具有在室温下也高达20万cm2/Vs以上的载流子迁移率，以及远超于铜的对大

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