CN105609212A - 一种复合超导材料的制备方法 - Google Patents

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    • H—ELECTRICITY
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    • Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/60—Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment

Abstract

本发明公开了一种复合超导材料的制备方法，具体步骤包括：（100）、制备前驱液；（200）、第一层涂覆；（300）、加热成膜；（400）、第二层涂覆成膜；（500）、第三层涂覆：在步骤（400）得到的导电金属氧化膜上涂覆步骤（100）所得到的第一前驱液；（600）、重复步骤（300），形成第二层YBCO超导层。本发明复合超导材料的制备方法，能够获得表面致密平整、超导性能优良的高温超导膜。

Description

一种复合超导材料的制备方法
技术领域
本发明涉及材料制备领域，特别是涉及一种复合超导材料的制备方法。
背景技术
超导是物理世界中最奇妙的现象之一。一般超导合金在接近绝对零度时电阻降为零进入超导态，高温超导则是指材料在某个相对较高的临界温度电阻突降至零，它具有完全不同的物理机理和更广阔的应用前景。1986年，物理学家发现了铜氧化物高温超导体，该工作于次年便获得了诺贝尔物理学奖。自此，科学家们对新高温超导材料的探索就从未停止过，在不断追求更高临界温度的同时，物理学家们一直在努力揭示其中的机理。目前，世界上几乎所有发达国家都有研究机构从事高温超导方面的研究。一方面，对高温超导机理的探索吸引着众多物理学家的关注；另一方面，由于能源和其他特殊需求，工业界对超导技术寄予厚望，但由于一般超导合金的临界温度接近绝对零度，制冷的原因导致应用上障碍重重，高温超导则是众人期待的未来出路之一。
稀土钡铜氧（REBa1+xCu3O7-y，其中RE为稀土元素如Y、Gd、Sm等，0.5≤x≤1，0<y<0.5）高温超导膜是第二代高温超导导线（又被称为涂层导体）的核心组成部分，它在液氮温度（77K）具有极高的自场临界电流密度(一般高于1MA/cm2)，并且适合在高磁场环境下应用。目前制备高温超导膜的技术主要包括化学溶液沉积和一些真空沉积方法，其中化学溶液沉积技术由于不需要昂贵的真空设备，非常有利于降低生产成本，并且通过该技术制备的高温超导膜具有优良的性能，同时该技术化学计量比易于精细调节、成膜均匀性好、成相纯度高、沉积速率高、对基底的形状和尺寸选择范围很宽。因此，化学溶液沉积技术被认为是发展低成本、高性能的第二代高温超导导线产业化制备的核心技术之一。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种复合超导材料的制备方法，能够获得表面致密平整、超导性能优良的高温超导膜。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种复合超导材料的制备方法，具体步骤包括：
（100）、制备前驱液：将稀土金属盐、钡盐和铜盐按比例称量并混合，并于室温分散于溶剂中，配制得到前驱物母体；所述前驱物母体中加入聚合物，采用磁力搅拌器进行搅拌，得到第一前驱液；
（200）、第一层涂覆：选择一超导基材，在所述超导基材上采用提拉方法涂覆步骤（100）所得到的第一前驱液；
（300）、加热成膜：将步骤（200）得到的涂覆前驱液的超导基体放入热处理炉中，先进行低温处理30分钟，再进行高温处理150分钟，最后再低温处理20分钟，在基材上形成YBCO超导层；
（400）、第二层涂覆成膜：将含有金属离子的第二前驱液涂覆在步骤（300）所形成的YBCO超导层上，进行烧结，形成导电金属氧化膜；
（500）、第三层涂覆：在步骤（400）得到的导电金属氧化膜上涂覆步骤（100）所得到的第一前驱液；
（600）、重复步骤（300），形成第二层YBCO超导层。
在本发明一个较佳实施例中，所述超导基材为氧化镁单晶基片。
在本发明一个较佳实施例中，所述超导基材的表面粗糙度小于2×10-10m。
在本发明一个较佳实施例中，所述超导基材为氧化物单晶基片。
在本发明一个较佳实施例中，所述金属氧化物为氧化钇或氧化镁。
本发明的有益效果是：本发明复合超导材料的制备方法，能够获得表面致密平整、超导性能优良的高温超导膜。
具体实施方式
下面对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
本发明一种复合超导材料的制备方法，具体步骤包括：
（100）、制备前驱液：将稀土金属盐、钡盐和铜盐按比例称量并混合，并于室温分散于溶剂中，配制得到前驱物母体；所述前驱物母体中加入聚合物，采用磁力搅拌器进行搅拌，得到第一前驱液；
（200）、第一层涂覆：选择一超导基材，在所述超导基材上采用提拉方法涂覆步骤（100）所得到的第一前驱液；
（300）、加热成膜：将步骤（200）得到的涂覆前驱液的超导基体放入热处理炉中，先进行低温处理30~160分钟，再进行高温处理150~200分钟，最后再低温处理20~30分钟，在基材上形成YBCO超导层；
（400）、第二层涂覆成膜：将含有金属离子的第二前驱液涂覆在步骤（300）所形成的YBCO超导层上，进行烧结，形成导电金属氧化膜；
（500）、第三层涂覆：在步骤（400）得到的导电金属氧化膜上涂覆步骤（100）所得到的第一前驱液；
（600）、重复步骤（300），形成第二层YBCO超导层。
实施例一
将稀土金属盐、钡盐和铜盐按摩尔比1：1.5：2混合，并于室温分散于溶剂中，配制得到前驱物母体；所述前驱物母体中加入聚合物，采用磁力搅拌器进行搅拌，得到第一前驱液；选择氧化镁单晶基体作为超导基材，在所述超导基材上采用提拉方法涂覆第一前驱液；将涂覆第一前驱液的超导基体放入热处理炉中，先进行低温处理30分钟，再进行高温处理150分钟，最后再低温处理20分钟，在基材上形成YBCO超导层；将含有金属离子的第二前驱液涂覆在YBCO超导层上，进行烧结，形成导电金属氧化膜；在导电金属氧化膜上涂覆第一前驱液；将涂覆第一前驱液的超导基体放入热处理炉中，先进行低温处理30分钟，再进行高温处理150分钟，最后再低温处理20分钟，形成第二层YBCO超导层。
实施例二
将稀土金属盐、钡盐和铜盐按摩尔比1：2：2.5混合，并于室温分散于溶剂中，配制得到前驱物母体；所述前驱物母体中加入聚合物，采用磁力搅拌器进行搅拌，得到第一前驱液；选择氧化镁单晶基体作为超导基材，在所述超导基材上采用提拉方法涂覆第一前驱液；将涂覆第一前驱液的超导基体放入热处理炉中，先进行低温处理100分钟，再进行高温处理180分钟，最后再低温处理30分钟，在基材上形成YBCO超导层；将含有金属离子的第二前驱液涂覆在YBCO超导层上，进行烧结，形成导电金属氧化膜；在导电金属氧化膜上涂覆第一前驱液；将涂覆第一前驱液的超导基体放入热处理炉中，先进行低温处理100分钟，再进行高温处理180分钟，最后再低温处理30分钟，形成第二层YBCO超导层。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (5)

1.一种复合超导材料的制备方法，其特征在于，具体步骤包括：
（100）、制备前驱液：将稀土金属盐、钡盐和铜盐按比例称量并混合，并于室温分散于溶剂中，配制得到前驱物母体；所述前驱物母体中加入聚合物，采用磁力搅拌器进行搅拌，得到第一前驱液；
（200）、第一层涂覆：选择一超导基材，在所述超导基材上采用提拉方法涂覆步骤（100）所得到的第一前驱液；
（300）、加热成膜：将步骤（200）得到的涂覆前驱液的超导基体放入热处理炉中，先进行低温处理30分钟，再进行高温处理150分钟，最后再低温处理20分钟，在基材上形成YBCO超导层；
（400）、第二层涂覆成膜：将含有金属离子的第二前驱液涂覆在步骤（300）所形成的YBCO超导层上，进行烧结，形成导电金属氧化膜；
（500）、第三层涂覆：在步骤（400）得到的导电金属氧化膜上涂覆步骤（100）所得到的第一前驱液；
（600）、重复步骤（300），形成第二层YBCO超导层。
2.根据权利要求1所述的复合超导材料的制备方法，其特征在于，所述超导基材为氧化镁单晶基片。
3.根据权利要求1所述的复合超导材料的制备方法，其特征在于，所述超导基材的表面粗糙度小于2×10-10m。
4.根据权利要求2所述的复合超导材料的制备方法，其特征在于，所述超导基材为氧化物单晶基片。
5.根据权利要求1所述的复合超导材料的制备方法，其特征在于，所述金属氧化物为氧化钇或氧化镁。
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