康奈尔大学的研究人员开发出一种创新的单步3D打印技术，成功制造出具有创纪录性能的超导体。这项突破性进展有望为磁共振成像（MRI）和下一代量子计算机等领域带来革命性变化。
该研究团队利用一种特殊的“超导墨水”，该墨水由共聚物和无机纳米颗粒组成，在3D打印过程中能够自组装。随后，通过热处理将打印出的结构转化为多孔晶体超导体。这种“一锅法”工艺极大地简化了制造流程，绕过了传统3D打印多孔材料时涉及的多个复杂步骤。
研究中最显著的成果是，当研究人员使用该技术打印铌氮化物时，其纳米结构孔隙率使其在上临界磁场强度达到40至50特斯拉，创下了该化合物在受限条件下的最高纪录。这一性能对于其在MRI等强磁场环境中的应用至关重要。项目负责人Ulrich Wiesner教授指出，该研究首次将超导性能与材料合成中的大分子设计参数联系起来，揭示了聚合物摩尔质量与最终超导性能之间的直接关联。
这项技术是近十年来不懈研究的结晶。康奈尔团队自2016年起便开始探索软材料在超导体形成中的作用，并于2021年证实了软材料方法的性能可与传统技术相媲美。此次的新工艺在三个不同层级上组织超导材料：原子级别的晶格、由共聚物自组装引导的介观结构，以及通过3D打印实现的宏观结构。
研究人员正积极测试氮化钛等其他化合物，以实现传统方法难以达到的三维结构。这项工作汇集了化学家、物理学家和材料科学家组成的跨学科团队，彰显了交叉学科合作在推动科学前沿方面的重要作用。Wiesner教授表示，这种新方法有望催生新一代具有定制化特性、制造更简便且更具可扩展性的超导体，为医疗诊断、能源存储和计算科学等领域带来深刻变革。