康奈尔大学研究人员近日成功开发出一种创新的一步式3D打印工艺，能够制造出性能显著增强的超导体。该项研究成果已于8月19日发表在《自然通讯》（Nature Communications）期刊上。https://www.nature.com/articles/s41467-025-62794-8
图片来源：康奈尔大学
该方法采用一种特殊的共聚物-无机纳米颗粒复合墨水，在打印过程中实现自组装，再通过热处理形成结构均匀的晶体超导体。这一技术省略了传统多步工艺中的多个环节，大幅提升了制造效率与材料性能。
该研究由材料科学与工程系Spencer T.奥林教授Ulrich Wiesner领导，基于其团队近十年的科研积累。早在2016年，Wiesner课题组就首次实现了基于嵌段共聚物自组装的超导体制备，并于2021年验证了其性能可媲美传统超导材料。
尤为引人注目的是，利用该工艺打印的氮化铌（Nb₃N）超导体实现了40–50特斯拉的上临界磁场，创下该类别材料中的最高纪录。这一性能指标对高场超导磁体（如MRI医疗成像系统）和量子计算器件具有重要意义。
Wiesner表示：“我们不仅实现了复杂形状的打印，介观尺度限制还带来了前所未有的材料性能。”该打印方法能同时在原子、介观和宏观三个尺度控制材料结构，拓展了超导材料的应用潜力。
此外，该方法所制备的超导体具有极大的比表面积，这也为量子材料的设计提供了新思路。研究团队下一步计划探索如氮化钛等其他过渡金属化合物在该技术中的应用。
来源：news.cornell.edu
