随着各种电子器件性能的提高，对通过磁场或电场等来改变热导率的材料的需求也变得越来越强烈。其中，通过磁场或磁化进行“磁热切换”的材料开发正在推进之中。但此前要实现在切断磁场后仍能维持由磁场导致的热导率变化，也即“非挥发性磁热切换”却十分困难。
东京都立大学研究生院理学研究科的水口佳一副教授及其研究团队将重点放在锡（Sn）和铅（Pb）完全分离的复合材料——Sn-Pb焊料上。在没有外部磁场的情况下，将焊料冷却至约零下265度以下时，研究团队观察到了超导材料的特性——即完全排除外部磁场的“完全抗磁性”，同时热导率也降低了。之后施加磁场时，Sn和Pb都不再处于超导状态，热导率升高。通常，在这种状态下如果移除磁场，材料会再次恢复到超导状态。而由于Sn和Pb完全分离的焊料特性，Pb恢复到了超导状态，而Sn则由于部分磁通在移除磁场后仍然残留的“磁陷阱现象”失去超导性，变成了磁性材料。由此，消磁后依靠Sn的高热导率，整个焊料维持高热导率状态，成为非挥发性磁热切换材料。
本次研究的概念图：Sn-Pb焊料在冷却至超导状态（a）后，施加磁场变为非超导状态（b），之后移除磁场后的焊料状态（c）。研究表明，Sn中产生的“磁陷阱现象”，使焊料失去超导性变成磁性材料，使得焊料变成兼具Pb的超导性和Sn的磁性的非挥发性磁热切换材料。
这种现象是由于焊料是由两种超导体以完全相互分离状态构成的复合材料所致，因此不仅限于焊料，在其他展示超导性的复合材料中也有可能出现。本次结果仅在焊料的超导转变温度低于约零下265度时出现，但通过将此技术应用于超导转变温度较高的材料，则有望开发出能够在更高温度下工作的新型热切换技术。（TEXT：原 绘里香）
原文：JSTnews 2024年6月刊
翻译：JST客观日本编辑部
