CN108648877A - 一种利用有机溶液浸泡提高rebco高温超导薄膜性能的方法 - Google Patents

一种利用有机溶液浸泡提高rebco高温超导薄膜性能的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN108648877A
CN108648877A CN201810276792.3A CN201810276792A CN108648877A CN 108648877 A CN108648877 A CN 108648877A CN 201810276792 A CN201810276792 A CN 201810276792A CN 108648877 A CN108648877 A CN 108648877A
Authority
CN
China
Prior art keywords
superconducting thin
temperature superconducting
organic solution
thin film
rebco
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201810276792.3A
Other languages
English (en)
Inventor
王伟
刘林飞
郑通
刘顺帆
叶佳超
李贻杰
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shanghai Jiaotong University
Original Assignee
Shanghai Jiaotong University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shanghai Jiaotong University filed Critical Shanghai Jiaotong University
Priority to CN201810276792.3A priority Critical patent/CN108648877A/zh
Publication of CN108648877A publication Critical patent/CN108648877A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B12/00—Superconductive or hyperconductive conductors, cables, or transmission lines
    • H01B12/02—Superconductive or hyperconductive conductors, cables, or transmission lines characterised by their form
    • H01B12/06—Films or wires on bases or cores
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B13/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing conductors or cables
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B13/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing conductors or cables
    • H01B13/30—Drying; Impregnating
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • 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

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
  • Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)

Abstract

本发明公开了一种利用有机溶液浸泡提高高温超导薄膜性能的方法，包括如下工序：a)配制有机溶液；b)将REBCO高温超导薄膜样品浸入配置的有机溶液中，并浸泡一段时间；c)取出浸泡处理后的REBCO高温超导薄膜样品，并将其干燥。本发明采用有机溶液浸泡来提高REBCO高温超导薄膜材料的超导转变温度、临界电流密度等性能。同时此方法只需要将样品放入有机溶液中浸泡，方法简单、易于操作、完全重复可控。

Description

一种利用有机溶液浸泡提高REBCO高温超导薄膜性能的方法
技术领域
本发明涉及高温超导薄膜材料，尤其涉及一种利用有机溶液浸泡提高REBCO高温超导薄膜性能的方法。
背景技术
自REBa2Cu3Ox(简称REBCO、RE123、稀土钡铜氧，其中RE＝Y、Gd、Sm、Nd等)超导材料被发现以来，因其具有高的超导转变温度，成功突破了液氦的限制，引起了广泛的关注。同时，REBCO超导体还具有高临界电流密度和高冻结磁场等性质，这无疑带来了巨大的商业潜能，具有非常好的实用前景。然而不同于REBCO高温超导单晶体和块材，REBCO高温超导薄膜材料可实现大规模长带的生长。这主要是由于其依托于基底材料生长，我们可以通过增加基底的长度来实现100米量级甚至千米量级的生长。这对于REBCO薄膜材料的实际应用具有极其重要的意义。
随着高温超导薄膜材料的发展，与之相关的超导应用也逐渐展开，根据高温超导薄膜的特性，其应用一般分为两类：强电应用和弱电应用。例如，高温超导直流电缆既是采用高温超导薄膜材料制作而成的用于直流传输的电缆，它适合长距离输电而且具有输电损耗小、传输稳定等功能。另外，高温超导电机的研究也日渐成熟。高温超导电机包括高温超导同步电机、高温超导直流电机、高温超导直线电机和高温超导永磁电机等。使用高温超导电机不仅可以大大减小电机的体积和重量，而且可以大幅度增加电机的功率。高温超导薄膜材料在弱电方面的很多应用也正在逐步产业化，其中，超导量子干涉仪(SQUID)就是比较典型的应用之一。SQUID是磁测量灵敏度最高的传感器，主要被用于生物磁场、地磁场和无损检测等领域。
正由于REBCO高温超导薄膜材料具有如此广泛的应用前景，发现简单有效的提高REBCO薄膜材料性能的方法变得尤其重要。
因此，本领域的技术人员致力于开发一种简单有效的提高REBCO高温超导薄膜材料性能的方法，在不改变其原有结构的基础上提高其性能。
发明内容
有鉴于现有技术中对于提高REBCO高温超导薄膜材料性能的迫切需要，及现有技术的缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种提高REBCO高温超导薄膜性能的方法。
为实现上述目的，本发明提供了一种利用有机溶液浸泡提高REBCO高温超导薄膜性能的方法，包括如下工序：
a)配制有机溶液；
b)将REBCO高温超导薄膜样品浸入配置的有机溶液中，并浸泡一段时间；
c)取出浸泡处理后的REBCO高温超导薄膜样品，并将其干燥。
进一步地，所述工序a)中，所述有机溶液选取丙酮、甲醇、乙醇或乙醚等有机试剂中的任一种。
可选地，所述工序a)中，所述有机溶液为丙酮、甲醇、乙醇和乙醚中的任意两种或多种以任意比例混合均匀。
为了防止有机试剂挥发，配制好的溶液需要用锡纸密封，置于通风干燥处。其中，将密封溶液置于通风环境中，是为了避免泄露的有机气体造成密闭空间的环境污染；将密封溶液置于干燥环境中，是为了避免空气中的水分造成溶液的稀释和变质。
进一步地，所述工序b)中，所述REBCO高温超导薄膜样品通过磁控溅射法、脉冲激光沉积法、金属有机物沉积法、金属有机物化学气相沉积法、液相外延法或热蒸发法制得。
进一步地，浸泡时间为1s-48h，优选地为1min～24h，更优选地为1h-10h，更优选地为1h。
可以根据待处理样品的尺寸和类型选择和调节浸泡时间。一般来说，待处理样品的尺寸越大，浸泡时间越长。
进一步地，所述工序c)中，所述干燥为利用电吹风吹干或置于烘箱烘干。
进一步地，所述REBCO高温超导薄膜样品生长于MgO、LaAlO3(LAO)或SrTiO3(STO)基底上。
可选地，所述REBCO高温超导薄膜样品生长于蒸镀有中间缓冲层的NiW合金或不锈钢基底上。
进一步地，所述REBCO为YBCO、GdBCO、SmBCO或NdBCO。
本发明采用有机溶液浸泡来提高REBCO高温超导薄膜材料的超导转变温度、临界电流密度等性能。同时此方法只需要将样品放入有机溶液中浸泡，方法简单、易于操作、完全重复可控。
附图说明
图1是根据本发明的实施例一的利用有机溶液浸泡提高REBCO高温超导薄膜性能的方法的流程图。
图2是根据本发明的实施例一的利用有机溶液浸泡处理的REBCO高温超导薄膜和未经有机溶液浸泡处理的REBCO高温超导薄膜的性能对比图。
具体实施方式
实施例一
本实施例提供一种利用有机溶液浸泡提高REBCO高温超导薄膜性能的方法，参见图1，包括如下工序：
步骤S1：配制有机溶液；
步骤S2：将REBCO高温超导薄膜样品浸入配置的有机溶液中，并浸泡一段时间；
步骤S3：取出浸泡处理后的REBCO高温超导薄膜样品，并将其干燥。
具体地，步骤S1为：将100毫升丙酮倒入烧杯中，用锡纸封住烧杯口，放在通风干燥处备用。
步骤S2为：取10厘米YBa2Cu3O7-y薄膜材料作为样品，此薄膜材料通过脉冲激光沉积技术制备，并且生长于C276/Al2O3/Y2O3/IBAD-MgO/CeO2基底上；接着，将该YBa2Cu3O7-y薄膜材料样品放置于步骤S1的丙酮溶液中浸泡30分钟。
步骤S3为：将步骤2浸泡一段时间后的YBa2Cu3O7-y薄膜材料样品取出，并迅速利用电吹风吹干样品表面，得到处理的YBa2Cu3O7-y薄膜样品。
可选地，将烘干后的YBa2Cu3O7-y薄膜样品进行通氧并在氧气中进行退火处理。
图2为利用同样工艺制备的YBa2Cu3O7-y薄膜材料，经有机溶液浸泡处理和未有机溶液浸泡处理后的超导转变温度对比图。可见，经过本实施例的有机溶液浸泡处理后的YBa2Cu3O7-y薄膜的超导转变温度明显提高，换言之，本实施例的利用有机溶液浸泡制备YBa2Cu3O7-y高温超导薄膜能够有效提高其超导性能。本发明的实施例采用有机溶液浸泡法来提高REBCO薄膜材料的超导性能，在处理过程中，只需要将REBCO薄膜材料浸泡在有机溶液中即可有效的提高其超导转变温度和临界电流密度，方法简单、易于操作、完全重复可控。
可选地，有机溶液可选取为甲醇、乙醇或乙醚的任一种。
实施例二
本实施例提供一种利用丙酮和乙醇的混合溶液浸泡来提高YBa2Cu3O7-y高温超导薄膜性能的方法，包括如下工序：
1、取有机试剂丙酮和甲醇各50毫升，倒入烧杯中并充分混合。
2、用锡纸封住烧杯口，放在通风干燥处备用。
3、取1cm2的YBa2Cu3O7-y超导薄膜作为样品，该薄膜是通过热蒸发法制备而成，并且生长于MgO基板之上；接着，将该样品放置于步骤1的混合溶液中浸泡20分钟。
4、将步骤3中的样品取出，并迅速利用电吹风吹干样品表面，得到处理后的样品。
可选地，有机溶液可选取丙酮、甲醇、乙醇和乙醚中的任意两种或多种，以任意比例进行混合。
在上述任意实施例中，可选地，浸泡时间为1s-48h，优选地为1min～24h，更优选地为1h-10h，更优选地为1h。可以根据待处理样品的尺寸和类型选择和调节浸泡时间。一般来说，待处理样品的尺寸越大，浸泡时间越长。
可选地，干燥从有机溶液中取出的YBa2Cu3O7-y薄膜样品的方法还可以采用烘箱烘干等。在某些情况下，也可以采用自然晾干的方式。
可选地，制备YBa2Cu3O7-y高温超导薄膜的方法还可为磁控溅射、脉冲激光沉积、金属有机物沉积、金属有机物化学气相沉积、液相外延或热蒸发中的任一种。
可选地，YBa2Cu3O7-y高温超导薄膜生长于MgO、LaAlO3或SrTiO3基底上。
可选地，YBa2Cu3O7-y高温超导薄膜生长于蒸镀有中间缓冲层的NiW合金或不锈钢基底上。
可选地，高温超导薄膜还可为GdBCO、SmBCO或NdBCO等。
实施例三
本实施例的一种利用丙酮浸泡来提高Y0.5Gd0.5Ba2Cu3O7-y高温超导薄膜性能的方法，包括如下工序：
1、取有机试剂丙酮100毫升，倒入烧杯中。
2、用锡纸封住烧杯口，放在通风干燥处备用。
3、取10厘米Y0.5Gd0.5Ba2Cu3O7-y薄膜材料作为样品，该薄膜是通过脉冲激光沉积技术制备而成，并且生长于C276/Al2O3/Y2O3/IBAD-MgO/CeO2基底之上；接着，将该样品放置于步骤1的混合溶液中浸泡30分钟。
4、将步骤3中的样品取出，并迅速利用电吹风吹干样品表面，得到处理后的样品。
本发明的实施例采用有机溶液浸泡法来提高REBCO薄膜材料的超导性能，在处理过程中，只需要将REBCO薄膜材料浸泡在有机溶液中即可有效的提高其超导转变温度和临界电流密度，方法简单、易于操作、完全重复可控。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (9)

1.一种利用有机溶液浸泡提高REBCO高温超导薄膜性能的方法，其特征在于，包括如下工序：
a)配制有机溶液；
b)将REBCO高温超导薄膜样品浸入配置的有机溶液中，并浸泡一段时间；
c)取出浸泡处理后的REBCO高温超导薄膜样品，并将其干燥。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述工序a)中，所述有机溶液选取丙酮、甲醇、乙醇或乙醚有机试剂中的任一种。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述工序a)中，所述有机溶液为丙酮、甲醇、乙醇和乙醚中的任意两种或多种以任意比例混合均匀。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述工序b)中，所述REBCO高温超导薄膜样品通过磁控溅射法、脉冲激光沉积法、金属有机物沉积法、金属有机物化学气相沉积法、液相外延法或热蒸发法制得。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述工序b)中，浸泡时间为1s-48h。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述工序c)中，所述干燥为利用电吹风吹干或置于烘箱烘干。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述REBCO高温超导薄膜样品生长于MgO、LaAlO3或SrTiO3基底上。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述REBCO高温超导薄膜样品生长于蒸镀有中间缓冲层的NiW合金或不锈钢基底上。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述REBCO为YBCO、GdBCO、SmBCO、NdBCO或YxGd1-xBaCuO。
CN201810276792.3A 2018-03-30 2018-03-30 一种利用有机溶液浸泡提高rebco高温超导薄膜性能的方法 Pending CN108648877A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810276792.3A CN108648877A (zh) 2018-03-30 2018-03-30 一种利用有机溶液浸泡提高rebco高温超导薄膜性能的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810276792.3A CN108648877A (zh) 2018-03-30 2018-03-30 一种利用有机溶液浸泡提高rebco高温超导薄膜性能的方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN108648877A true CN108648877A (zh) 2018-10-12

Family

ID=63744976

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810276792.3A Pending CN108648877A (zh) 2018-03-30 2018-03-30 一种利用有机溶液浸泡提高rebco高温超导薄膜性能的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108648877A (zh)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1719553A (zh) * 2005-05-20 2006-01-11 清华大学 一种高温超导覆膜导体及其制备方法
CN102254619A (zh) * 2010-04-26 2011-11-23 布鲁克Hts有限公司 具有临界电流各向异性的带状超导体
CN102584250A (zh) * 2012-02-08 2012-07-18 上海交通大学 Rebco高温超导块体材料的制备方法
JP2015157254A (ja) * 2014-02-24 2015-09-03 株式会社東芝 高温超電導線材の回収方法およびその回収装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1719553A (zh) * 2005-05-20 2006-01-11 清华大学 一种高温超导覆膜导体及其制备方法
CN102254619A (zh) * 2010-04-26 2011-11-23 布鲁克Hts有限公司 具有临界电流各向异性的带状超导体
CN102584250A (zh) * 2012-02-08 2012-07-18 上海交通大学 Rebco高温超导块体材料的制备方法
JP2015157254A (ja) * 2014-02-24 2015-09-03 株式会社東芝 高温超電導線材の回収方法およびその回収装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
聂彩娜，马旭村: "高温超导材料的表界面化学研究", 《化学学报》 *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Hong et al. Superconducting Y‐Ba‐Cu‐O oxide films by sputtering
Rupich et al. Low cost Y-Ba-Cu-O coated conductors
CN108630357A (zh) 一种利用有机溶液浸泡提高高温超导带材性能的方法
CN108648877A (zh) 一种利用有机溶液浸泡提高rebco高温超导薄膜性能的方法
CN101471161B (zh) 一种三氟酸盐-金属有机沉积制备高温超导薄膜的方法
CN105386014A (zh) 一种涂层导体rebco超导层的生长方法
CN105140385B (zh) 一种具有高磁通钉扎性能ybco薄膜的制备方法
CN108546155A (zh) 一种利用电化学法提高rebco高温超导薄膜性能的方法
CN101857429A (zh) 一种无氟化学溶液沉积制备高温超导涂层导体超导层的方法
CN108648879A (zh) 一种利用电化学法提高高温超导带材性能的方法
Yamada et al. Development of cost-effective HTS superconductor.: Simple heat treatment and low-cost substrate Ni/NiO
Benfatto et al. Sine-gordon description of beresinskii-kosterlitz-thouless vortices in superconductors immersed in an external magnetic field
Kimura et al. Development of REBCO coated conductors by TFA-MOD method with high properties in magnetic fields
Prusseit et al. Optimized double sided DyBa2Cu3O7-thin films for RF applications
Zhang et al. Microstructural Nonuniformity of GdBCO Superconductor Bulk
CN102683572A (zh) 一种在双轴织构NiW合金基片上制备高温超导涂层导体NiO/SmBiO3复合缓冲层薄膜的方法
CN102690114B (zh) 一种ybco超导复合膜的制备方法
Xi et al. Angular Dependence of Twisted Soldered-Stacked-Square (3S) HTS Wire
Liu et al. Preparation of Bi 2 Sr 2 CaCu 2 O 8+ δ-YBa 2 Cu 3 O 7− δ Bilayer Films by Acetate Based Photosensitive Sol-Gel Method
Gnilsen On the Characterization of coated conductors with the M-scan device
Inoue et al. Current Transport Properties of TFA-MOD Processed Long-Length $\mbox {Y} _ {\mathrm {x}}\mbox {Gd} _ {1\mbox {-}{\mathrm {x}}}\mbox {Ba} _ {2}\mbox {Cu} _ {3}\mbox {O} _ {\mathrm {y}} $ Coated Conductor Doped With $\mbox {BaZrO} _ {3} $ Artificial Pinning Centers
Bhattacharya et al. Nanoparticle incorporated superconductor Bi‐2212 tapes
Shi et al. Magnetic Shielding Above 1 T at 20 K With Bulk, Large Grain YBCO Tubes Made by Buffer-Aided Top Seeded Melt Growth
Izumi et al. Progress in R&D of coated conductor in M-PACC project
Sugawara et al. Low magnetic field microwave absorption studies on ultra-thin superconducting Bi Sr Ca Cu O films

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20181012

WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication