Yhtenäiset merkit -kumppanuus keskeyttämään korkean lämpötilan suprajohtavien teippien valmistus LEAP-lasereilla

Äskettäin yhdysvaltalainen fotoniikkajätti Coherent ja japanilainen Faraday 1867 Holdings allekirjoittivat aiesopimuksen (LOI) tavoitteenaan lisätä korkean lämpötilan suprajohtavien (HTS) nauhojen valmistusta laajamittaiseen käyttöön fuusioreaktoreissa sekä auttaa. ajaa vihreän energian muutosta.Coherentin eksimeerilaserit vuonna Tämä yhteistyö lupaa laajempaa sovellusta.
Viime vuosikymmenen aikana nopeasti kehittyvä hiilidioksidittoman energian mahdollisuus on johtanut tokamak-laitteiden kehitykseen, samalla kun se on lisännyt korkean lämpötilan suprajohtavien magneettinauhojen kysyntää. Korkean lämpötilan suprajohtavilla magneettinauhoilla, jotka ovat avainteknologia ultravahvojen sähkömagneettien valmistuksessa, on ensisijainen käyttötarkoitus magneettisesti suljetuissa fuusioreaktoreissa plasman rajoittamiseksi ja hallitsemiseksi. Erityisesti Faraday Factory Japan LLC, Faraday 1867 Holdingsin japanilainen tytäryhtiö, on noussut maailman johtavaksi korkean lämpötilan suprajohtavien (HTS) magneettinauhojen valmistajaksi.
Coherentin LEAP excimer laser, alan standardi pulssilaserpinnoitustuote, on antanut merkittävän sysäyksen korkean lämpötilan suprajohtavien nauhojen valmistusprosessille.
Brittiläisen fuusioyrityksen Tokamak Energyn mukaan magneettikentät rajoittavat ja hallitsevat varattua plasmaa tokamak-laitteessa. Nämä voimakkaat magneettikentät mahdollistavat plasman lämpenemisen yli 100 miljoonan celsiusasteen lämpötiloihin - kynnykseen, joka tarvitaan fuusion kehittymiselle kaupallisesti kannattavaksi energialähteeksi. Sen jälkeen pallomaisen tokamakin tehokkaat magneetit mahdollistavat kompaktimman rajoituksen, lisäävät plasman tiheyttä ja tehoa samalla välttäen kalliin nestemäisen heliumin jäähdytyksen tarpeen.
Voimakkaita magneettikenttiä voidaan luoda johtamalla suuria virtoja plasmaa ympäröivien sähkömagneettikäämien ympärille. Magneetit on kääritty niin, että Tokamak Energy kutsuu "läpimurtaista" korkean lämpötilan suprajohtavaa magneettinauhaa.
Toiminnallisten pinnoitteiden käsittely
Faraday Factory Japan LLC, Faraday 1867 Holdingsin tytäryhtiö, on valmistanut korkean lämpötilan suprajohtavaa magneettinauhaa vuodesta 2012. Edellä mainittu aiesopimus viittaa japanilaisen tehtaan strategiaan vastata HTS-nauhojen globaaliin kysyntään, ja Coherent sanoo, että tällaisten nauhojen odotetaan kymmenkertaistuvan tämän hetken ja vuoden 2027 välillä.
Japanilainen yritys käyttää ionisuihkuavusteista pinnoitusta (IBAD), pulssilaserpinnoitusta (PLD), hopeamagnetronisputterointia ja kuparin sähkökemiallista pinnoitusta, jotka vaativat useita valmistusvaiheita tällaisten nauhojen valmistamiseksi. Näistä eksimeeripohjainen pulssilaserpinnoitus (PLD) on ainoa todistettu massatuotantomenetelmä, jolla voidaan luoda harvinaisten maametallien bariumkuparioksidikalvoja (REBCO), joilla on monikerroksisille HTS-nauhoille vaadittavat ominaisuudet.
Pulssilaserpinnoitus (PLD) on erittäin tehokas työkalu korkealaatuisten funktionaalisten pinnoitteiden tuottamiseen", Faraday Plant kuvailee verkkosivuillaan. Päällystysprosessi syntyy lasersäteiden tulvassa, joka osuu kohteeseen metallinauhalla, jossa on puskurikerros klo. korkeissa lämpötiloissa. HTS-yhdisteet ovat monimutkaisia ​​oksidimateriaaleja, ja PLD-menetelmällä on tärkeä rooli korkean lämpötilan suprajohtavien kerrosten tuottamisessa, joiden koostumus, paksuus ja mikrorakenne on tiukasti kontrolloitu."
Yhtiön Coherentin kanssa tekemän aiesopimuksen sanotaan hahmottavan strategiaa korkean lämpötilan suprajohteiden valmistuskapasiteetin lisäämiseksi käyttämällä yhtiön "LEAP"-laseria.
Coherent sanoi: "Koherentit LEAP-eksimeerilaserit ovat alan standardi ohjelmoitaville logiikkalaitteille HTS-nauhojen valmistukseen. LEAP-laserit perustuvat argonfluori (ArF), kryptonfluori (KrF) ja ksenonkloridi (XeCl) lähteisiin ja lähettävät aallonpituudet 193 nm, 248 nm ja 308 nm, ja niiden lähtötehot ovat jopa 300 W. Niitä käytetään jo useissa teollisissa sovelluksissa, kuten lasernostimissa orgaanisten LED- ja MicroLED-näyttöjen valmistukseen.
Beyond Fusion
Kai Schmidt, Coherentin Excimer Laser -liiketoimintayksikön johtaja, sanoi: "Tiedämme, että fuusioenergiakilpaan osallistuvat maat tekevät lujasti töitä nopeuttaakseen korkean lämpötilan suprajohtavien nauhojen toimitusketjua, joka kasvaa tuhansia kilometrejä vuodessa. pitääkseen fuusioteknologian eteenpäin nopeassa tahdissa."
Faradayn Japanin tehtaan edustaja Sergey Lee lisäsi puolestaan: "Olemme työskennelleet Faraday 1867:n kanssa yli vuosikymmenen ajan, ja laserimme ovat innokkaita ottamaan tärkeän roolin HTS-nauhatuotannon ylösajovaiheessa. .HTS-nauhojen sovellusalueet eivät rajoitu fuusioreaktoreihin- -Niitä ovat häviötön energiansiirto, hiilidioksiditon lento- ja konttialukset, heliumittomat NMR-järjestelmät, kehittyneet avaruusalusten propulsiojärjestelmät ja paljon muuta. Nämä sovellukset kaksinumeroinen vuotuinen kasvu HTS-nauhamarkkinoilla, joten HTS-nauhan valmistuskapasiteettiin investoinnin kiireellisyys on selvä."
HTS-nauha on yksi tärkeimmistä teknologioista, jotka mahdollistavat magneettisen eristyksen fuusioreaktorit, kuten tokamakin. Tokamak-mallit ovat yksinkertaisempia, kompaktimpia ja halvempia käyttää kuin aiemmat tekniikat.HTS-nauhat voivat toimia kymmenien Kelvinin lämpötiloissa, mikä eliminoi kalliiden jäähdytysjärjestelmien tarpeen, jotka perustuvat kestämättömään nestemäiseen heliumteknologiaan. Magneettisuljettujen fuusioreaktorien odotetaan viime kädessä pystyvän tuottamaan gigawattia hiilivapaata sähköä yli 10 prosentin nettohyötyllä, ja niillä voi siten olla tärkeä rooli globaalissa siirtymisessä vihreään energiaan.