In 3D giúp nâng cấp siêu dẫn: diện tích bề mặt kỷ lục

Phát triển mới trong sản xuất chất siêu dẫn
Một nhóm nghiên cứu đã giới thiệu quy trình kết hợp in 3D với nhiệt xử lý để tạo ra chất siêu dẫn có cấu trúc xốp và diện tích bề mặt vượt trội. Quy trình này hướng tới việc cải thiện hiệu suất của superconductors, đặc biệt trong các ứng dụng yêu cầu cao như tin học lượng tử.

Cách thực hiện quy trình

• Đầu tiên, nghiên cứu dùng một loại mực in (ink) chứa hợp chất copolymer-hạt nanoparticle vô cơ, in lên bề mặt theo hình dạng lớn (macroshape).

• Sau khi in, mực được nung nóng, khiến các nguyên tử tự ổn định trong cấu trúc tinh thể (crystalline lattice). Cấu trúc tinh thể này được “hỗ trợ” bởi hình khối in sẵn từ mực trước khi nhiệt xử lý.

• Kết quả là một chất siêu dẫn xốp, vừa có cấu trúc tinh thể tốt, vừa giữ được hình trạng macro ổn định, từ đó tăng diện tích bề mặt tiếp xúc.

Đặc điểm nổi bật & tiềm năng ứng dụng

• Diện tích bề mặt tạo ra là kỷ lục trong các công trình superconductor hợp chất, điều này rất quan trọng vì bề mặt nhiều hơn đồng nghĩa với phản ứng nhanh hơn và hiệu suất cao hơn trong nhiều ứng dụng điện cực, cảm biến, và thiết bị lượng tử.

• Dự án vẫn ở giai đoạn đầu, hiện mới áp dụng cho hợp chất nitride tinh thể.

• Các nhà nghiên cứu tin rằng phương pháp có thể áp dụng cho kim loại như titanium nitride, mở rộng tính linh hoạt và ứng dụng trong thực tế.

Thách thức & hướng phát triển tiếp theo

• Cần kiểm tra độ bền nhiệt, ổn định khi làm việc thực tế (under operation), và khả năng sản xuất quy mô lớn.

• Vật liệu kim loại có thể có tính chất khác so với nitride – ví dụ độ dẫn điện, tính chống oxi hóa, chi phí – cần đánh giá kỹ.

• Tiếp tục tối ưu hóa quá trình in và nhiệt xử lý để giảm chi phí, tăng độ tái sản xuất (repeatability), và đảm bảo cấu trúc xốp vẫn giữ đúng đặc tính mong muốn.