CN1190366A - 一种多蕊超导复合元件及其生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供的多蕊超导复合元件(100)含多个基本电去耦区域(106,108,110,112,114,116),每个区域包括1个或多个由期望超导氧化物构成的精细、优选扭曲了的丝极(130,132,134)。在一个较好实施方案中,复合元件(100)包括一个由贵金属构成的模块(104),包绕模块(104)的一个导电包衣层(102),多个含有绝缘材料的丝极去耦层(118,120,122,124,126,128,136),丝极去耦层被安置在模块(104),内把其分成多个基本电去耦区域(106,108,110,112,114,116);多个包含有期望超导氧化物的丝极(130,132,134),每根丝极被安放在模块内,被模块(104)所包裹并因此达到与去耦层(118,120,122,124,126,128,136)化学分离之目的。每一电去耦区域(106,108,110,112,114,116)至少包含一根丝极(130,132,134)。本发明提供的多蕊元件(100)表现出较同类现存材料明显优越的高直流性能特性以及交流性能,同时提供了元件(100)的生产方法及其生产过程中所需的中间体。

Description

一种多蕊超导复合元件 及其生产方法
本发明涉及交流电操作性能改进的超导氧化物元件及其生产方法。尤其是，本发明涉及由多个包含一个或多个超导氧化物丝极的基本电去耦区域构成的复合元件，以及生产方法和生产此种元件所需的中间体。
自不到十年前第一例氧化物超导体发现以来，科研工作者一直怀着极大的热忱开发能应用于像电力传输电线、发动机、磁铁以及能源贮存装置的高温超导元件。这些应用要求所使用的电线和导电带具有较高的工程临界电流强度，较大的机械强度、并且在合理成本下生产出较长的长度(的电线)。超导氧化物材料本身并不具备所要求的机械性能，也不能有效地生产出较长的产品。其复杂、易碎、象陶瓷一样的结构使其不能采用传统的金属加工方法形成电线或类似产品。此外，通量跃变磁效应(flux jumping)会导致氧化物局部温度出现差异，如果不适当补偿，氧化物会因此而脱离超导状态。因此，高温超导元件更为有用的形式通常是复合结构，其中采用模块支持超导氧化物，以提供必要的机械强度和增强通量跃变中产生的热的扩散性能。选用的模块材料必须具有高度的可塑性，较高的导热性，在生产加工、使用时对超导氧化物具有足够的化学反应惰性，后者(超导材料)不因它(模块)的存在而性能降低。正如美国专利Nos.4,826,808和5,189,009 Yurek等人.和W.Gao&J.Vander Sande，超导科学和技术，Vol.5，pp.318-326，1992；C.H.Rosner，M.S.Walker，P.Haldar，和L.R.Motowido.“HTS超导体的现状：在HTS Bi-2223胶带和线圈改善负载临界电流的进展”(1992年4月奥地利维也纳“高Tc超导材料中的临界电流”研讨会发言稿)和K.Sandhage，G.N.Riley Jr.，及W.L.Carter的“在高Tc的BSCCO超导体OPIT过程中的临界流出”，金属杂志，43，21，19，等文献(均引入本文作参考)中描述的那样，模块材料还必须具备充分的氧气扩散(access)性能，以便在生产过程中允许超导氧化物原始材料完成其向超导氧化物转化的反应过程。实际应用中，很少模块材料能够达到上述要求。在一般的生产加工条件下，超导氧化物与除贵金属以外的几乎所有金属发生逆向反应。因此尽管复合模块，包括例如超导氧化物和非贵金属之间的氧扩散阻挡层或银膜层在现有技术中被提及，但银和其它贵金属或贵金属合金材料仍被认为是典型的模块材料，纯银仍是高性能超导元件的优选模块材料。
许多极有潜力的贮能超导元件需要在交流(AC)磁场中进行操作，或要求超导元件中有交流电流通过。即使是在超导元件中，随时间而变化的磁场或电流的存在，许多机制也会导致能量耗散，以下称为交流损失。因此必须选择合适的超导元件几何形状，以减少交流损失，保持超导元件本身固有的优点，即对直流电其电阻为零。低温超导复合材料中导致交流损失的物理因素已在C.f.Wilson，超导磁场，Ch 8(1983，1990)，W.J.Carr，Jr.，交流损失和超导体宏观理论，Gordon and Breach Science Publisher，New York，1983中进行了描述及分析，希望在几何结构相似的超导氧化物复合元件中，这些因素仍起作用。一般地讲，交流损失主要来源于超导丝极中的磁滞损失和模块中的涡流损失，其中涡流损失随超导丝极间的耦合增加而增加。将超导丝极分成多个分立的、沿长度方向均匀分布的尺寸统一的小丝极可将磁滞损失减至最小；增加模块电阻率或扭曲丝极可将涡流损失减至最小，并且丝极扭曲度越高，涡流损失越小。但是，由于受超导氧化物复合元件中内在的化学、机械等方面的限制，利用上述方法减小高温超导材料的交流损失受到了限制。传统的增加模块电阻的方法也受到限制。因为基于上述讨论而选择的模块材料-银的电阻率非常小。科研工作者已在增加模块电阻方面做了许多工作，例如在银质模块中高度均匀地分散一少量氧化态的金属，或使用高电阻率合金制做全部或部分毗临丝极的模块。但是在丝极/模块边界，即使是十分微量的化学活性物质的存在，也会极大地降低超导氧化物元件的性能。对由多个丝极构成的复合元件而言，这是一个需十分注意的问题，因较高面积/体积比极大地增加了元件被污染的危险性。在PIT生产工艺中，高电阻材料层会阻碍生产中氧气到达丝极进而抑制超导氧化物的形成。此外，无论是采用高电阻材料包绕丝极还是使用均匀掺杂的模块，增加模块的电阻将增大元件使用中通量跃变的危险性。
因此，本发明目的之一就是提供任何纵横比(aspect ratio)、具有较好的交流损失特性以及较高临界电流强度的多蕊超导复合元件，以及其生产方法。
本发明另一发明目的是提供一种能降低多蕊超导氧化物复合元件中的耦合损失，而不显著增加超导丝极被支持模块污染的危险性的生产方法。
本发明另一目的是提供一种适于交流操作的超导复合元件的生产方法。此生产方法能提供充分的氧气供应，保证理想超导氧化物的形成以及元件最大载流能力。
本发明另一目的是提供具有较高电流强度，较好交流损失特性和较大机械强度的高纵横比多蕊导体BSCCO 2212和2223，以及其生产方法。
一方面，本发明提供了由多个基本电去耦区域构成的多蕊超导复合元件，其中每个电去耦区域包含一个或多个精细、通常扭曲的由所需超导氧化物材料构成的丝极。复合元件优选为带状、电线和其它拉长的多蕊元件等。在一种优选实施方案中，元件包括一模块；至少一个由绝缘材料构成的分立的丝极去耦层，该层置于模块之内并将其分割成多个基本电去耦区域；多个由所期望超导氧化物构成的丝极，它置于模块之中并优选被其完全包线，以达到使其与去耦层化学隔离的目的，每个基本电去耦区至少包含一个这样的丝极。本发明中，耦合损失的减少程度大约正比于元件的横截面比率。这方便了产生具有良好直流特性和极为优越交流性能的多蕊超导元件，特别是生产高度特性化的(highly aspected)超导元件。
另一方面，本发明提供了由多个区域构成的多蕊超导复合元件中间体，每个区域包含一个或多个精细、优选扭曲的由超导氧化物构成的丝极。在一实施方案中，中间体包括一模块；至少一个分立的由绝缘材料或其反应前体构成的丝极去耦层，该层置于模块之中并将其分成多个分立的区域；多个精细、优选扭曲的由期望超导氧化物或其反应前体组成的丝极，置于模块中并优选被模块完全包绕，以此达到与去耦层化学分离的目的，每个分立的区域至少包含一个丝极。
“丝极去耦层”是指由绝缘材料或其反应前体构成的不连续层，具有充分的几何尺寸以显著增加元件各区域之间的电阻。在优选实施方案中，每个区域均须至少部分地与一个或多个丝极去耦层毗临，但去耦层的安置和材料要加以选择，以便在生产过程中去耦层不会阻碍丝极的氧气供应。典型的丝极去耦层一般沿元件长度方向与丝极平行，其厚度很薄，并与其长度和宽度成正比。从横截面上看，他们可能象鱼鳍、炸面饼圈、星星、蜈蚣和这些物体的组合。在完全加工后的超导元件中，绝缘材料的厚度小于丝极厚度，并最好小于5微米。
这里所讲的“基本电去耦区域”是指区域之间直接高电导通路至少有50％，优选有85％被丝极去耦层所阻隔，但阻隔率应不大于100％，优选不大于99％，最优选不大于95％。
这里所讲的“绝缘材料”是指在超导复合元件将来确定的使用条件下，具有高于元件模块电阻率的材料。典型绝缘材料的电阻率至少应比所选模块高10倍。具有20m-ohm cm的材料可以被用做绝缘材料，具有100m-ohm cm电阻值的材料是最优选的绝缘材料。元素氧化物、硫化物、氮化物、半导体、金属间化合物和其它非金属绝缘材料较为合适。“反应前体”是指在适宜条件下可通过热处理而转化为绝缘材料的任何材料。高氧化率金属，特别是过渡金属、碱土金属、铊、锆、铌、钼、铝及其合金是优选的反应前体材料，其中锆、铌、钼、铪、钽、钨、钛、钒、镁、钴、钇、钒、镍铁和铬是特别优选的材料，而锆、铌、镍、铁、钼最为优选。
“模块”是指一种材料或具有均匀质地的混合材料，对其它物质，尤其是对置于其中或周围的丝极有支持或连接作用。“贵金属”是指那些在超导元件生产和使用所需条件下(温度、压力、气体)，对超导氧化物及反应前体和氧呈足够反应惰性的金属。“合金”是指(不同)金属相的完全混合物或两个或以上元素的固溶体。银和其它贵金属是优选的模块材料，但包含贵金属成份的合金，例如ODS银，也可做为模块材料。
在优选实施方案中，一导电包衣层包绕着超导元件。贵金属及包含其的合金，包括ODS银，是最优选的包衣层材料，但也可使用其它电导材料例如多种金属组成的复合物。至少与模块材料相同电阻的材料可用做包衣层，包衣层的电阻率在0.5-10毫欧姆是特别优选的。
“期望超导氧化物”是指最终超导元件中所使用的超导氧化物，典型的期望超导氧化物的选择需根据其是否具有优越的电学性能，如较高的临界温度或临界电流强度。铋族和稀土族超导氧化物是优选的。“反应前体”是指在适宜热处理条件下能转化为期望超导氧化物的任何材料。“精细丝极”是指那些横截面尺寸小于750微米，优选小于150微米的丝极。
另一方面，本发明提供了一种生产具有改善交流损失性能的多蕊超导复合元件的方法。首先，制一包含多个去耦区域的复合中间体，其中每个区域包含一个或多个精细、优选扭曲的超导氧化物丝极或其反应前体。然后在一定条件下对中间体进行热机械加工，所用条件至少产生一种下列效应：即定形化(texturing)、缝熔接和，如果丝极中存在超导氧化物反应前体，在保持不同区域电隔离的状态下，前体完成向超导氧化物的相变。在优选实施方案中，形成步骤包括在模块中安放由绝缘材料或其反应前体构成的丝极去耦层，将模块分为多个期望区域的过程，在最为优选的实施方案中，绝缘材料是在热机械加工过程中由它的反应前体现场形成的。
在一优选实施方案中，形成过程包括制造一元件，其中，含有一种贵金属的模块，以及一组分立的丝极去耦层，并将其置于模块中，以将模块分割成多个分离的区域；每层由绝缘材料或其反应前体组成；多个由超导氧化物或其反应前体组成的丝极，置于模块内或周围，优选被模块完全包绕，以达到与去耦层化学隔离的目的，每个区域至少包含一根丝极；然后，对中间体进行形变加工以获得扭曲丝极和材料定形中的至少一种效应。“定形”是指引起超导氧化物或其反应前体晶粒的结晶组接和晶粒间的连接。在优选实施方案中，形成过程包括由氧化物反应前体转化为绝缘氧化物形成丝极去耦层的步骤和热、机械加工步骤。热、机械加工步骤中，首先在适宜条件下对复合物进行热处理，钝化反应前体和由至少部分反应前体转化为绝缘材料，但并不引起丝极材料相变。然后对复合物进行热、机械加工，所用条件可以获得至少一种下列效应：即定形、裂缝熔接，以及如果超导氧化物前体存在，丝极中的相转变。优选实施方案中还包括提供包绕元件的导电包衣层的生产过程。
附图简要说明
图1是根据本发明某方面制备的复合元件的横截面。
图2是图1复合元件的根据本发明一方面的一种生产流程图。
图3是根据本发明中另一优选实施方案制成的复合元件横截面略图。
图4是根据本发明一方面的一种热加工程序图。
图5是根据本发明一方面的另一种热加工程序图。
图6是根据本发明一方面的另外一种热加工程序图。
图7是本发明中另一优选实施方案制备的复合元件横截面图。
图8是本发明另一优选实施方案制备的复合元件中间体横截面图。
图9是由图8的中间体制备的复合元件的横截面图。
一方面，本发明提供了一种由多个基本电去耦区域构成的多蕊超导复合元件，每个去耦区域包含一个或多个精细，优选扭曲的超导氧化物丝极、“基本电去耦区域”是指相临区域之间的高电导率直接通路至少有50％、优选至少85％被隔阻，但阻隔率不超过100％，优选不超过99％，最优选不超过95％。区域间的电分离效果优选是由丝极去耦层提供的。“丝极去耦层”是指由绝缘材料或其反应前体构成的分立层，具有足够的空间几何尺寸以显著增加最终超导元件中各区域之间的电阻。优选实施方案中，每个区域至少有一部分与一个或多个丝极去耦层表面相临，但去耦层的安排及材料的选择应不显著抑制生产过程中去耦区域丝极的氧气供应。通常，丝极去耦层沿元件长度延伸方向与丝极平行，尽管它可能不连续或者在间隙处分段，厚度较薄，并与其长度和宽度成正比。在某些地带，为部分或全部包绕一个或多个丝极，去耦层可沿长度方向相互连接。如丝极被扭曲，即绕元件纵轴方向的任何位置变动，丝极去耦层也可以随之被扭曲。如果丝极去耦层是不连续的，大于扭曲跨度的不连续跨度是优选的。从横截面看，它们可能类似于如鱼鳍、炸面饼圈、星星、蜈蚣及它们的组合等等。象图3中的星中星结构，图7中的环状结构、图8中的蜈蚣形结构是尤为优选的结构。任何数目的丝极去耦层和任何数目的丝极都适用于这些示意图中的任何一种结构。优选结构中每个区域包含较多数目的丝极去耦层和较少数目的丝极，每个区域一根丝极最为优选。
通常，丝极和丝极去耦层均由模块材料来支持。最典型情况下，两者均嵌在模块之内并被模块化学隔离，尽管其它排放方式例如模块材料、丝极去耦层和丝极交替层状排列也在本发明范畴之内。在完全加工后的复合元件中，丝极去耦层必须包括象金属氧化物那样，即具有绝缘性能并在正常使用条件下对超导氧化物和模块保持化学惰性的材料。此外，丝极去耦层材料，不论是其最终形态还是其反应前体，均需能够承受典型超导复合元件加工过程的物理形变和高温，例如PIT过程，而不损害复合元件的性能。在形变过程中，去耦层材料必须是柔性的，优选具有可塑性。在加热阶段中，它的迁移必须足够的少而不使超导材料中毒。
超导元件能在较低的电压下负载较大的电流强度，因此使用绝缘材料具有较宽范围的电学性能。选择的绝缘材料电阻率应大于20mohm cm。在一些期望使用条件下，例如低温，优选的绝缘材料电阻率应至少比模块材料高100倍。在完全加工后的元件中，绝缘材料厚度应小于丝极厚度，0.01-5微米较为优选，0.1-1微米最优选。
尽管某些绝缘材料例如元素氧化物、硫化物、氮化物、半导体和金属间化合物在元件整个生产过程中可以保持所要求的化学惰性，能够用于制造本发明中的去耦层，但在本发明的一个优选实施方案中，丝极去耦层是采用在元件生产过程中将一金属层现场氧化而形成的。过渡金属、碱土金属、铊、锆、铌、钼、铝及其合金是优选的反应前体材料，锆、铌、钼、铪、钽、钨、钛、钒、镁、钴、钇、钒镍、铁和铬是特别优选的，锆、铌、镍、铁、钼是最为优选的。
图1是本发明中一种优选的超导体。在图中所示复合元件100中，包含的由贵金属构成的导电包衣层102包绕模块104；多个分立的丝极去耦层118，120，122，124，126，128，136嵌于模块之内并将其分割成多个，优选至少三个，分立的区域106，108，110，112，114，116。每个去耦层均由一种绝缘材料构成，在完全加工后的元件中，去耦层将模块分成多个基本电去耦区域。由期望超导氧化物或其反应前体构成的多个丝极130，132，134，置于模块104内，这样安排使得每个区域至少包括一根丝极，但每根丝极均被模块所包绕，这样，模块将丝极与去耦层及其相邻的其它丝极化学分离。
本发明适用于任何期望氧化物超导体或其反应前体“期望氧化物超导体”是指计划最终超导元件中使用的氧化物超导体。选择期望氧化物超导体的典型方法是依据其电学性能的优点，例如较高的临界温度或临界电流强度。“反应前体”是指在适宜热加工条件下能转化为氧化物超导体的任何材料。反应前体可以是各种元素、金属盐、氧化物、低氧化物、超导氧化物等能形成期望氧化物超导体的中间体的任意组合，以及其它在期望氧化物超导体稳定范围内能与氧气反应并生成超导体的任何化合物，例如，稀土金属氧化物可包含铜、钇或其它稀土金属的元素、盐或氧化物以及钡等。BSCCO族氧化物超导体可包含铜、铋、锶、钙和铅(任选)等的元素、盐或氧化物。铊(TBSCCO)族氧化物超导体可包含铜、铊、钙和钡或锶、以及任选铋和铅等的元素、盐或氧化物。汞(HBSCCO)族氧化物超导体可包含铜、汞、钙、钡或锶，以及任选铋和铅等的元素、盐或氧化物。铋和稀土族氧化物超导体最优选用于本发明中。“期望氧化物超导体的氧化物超导中间体”是指能转化成期望氧化物超导体的任何氧化物超导体。为利用期望加工过程中的有利条件，中间体结构可以采用一些更为理想结构，例如可采用期望超导氧化物并不同样具备的层状结构。反应前体的含量应足以形成氧化物超导体。一些实施方案中，各粉状反应前体可按大致化学计量比例提供。而在另一些实施方案中，某一反应前体的化学计量可能过大或不足以满足期望超导复合元件加工条件的要求。为明确起见，依据与期望氧化物超导元件中理想阳离子化学计量的比较结果，来定义某种反应前体的过量与不足。Thalliation，掺杂物质的加入，包括但不局限于以上所述的选择性物质，比例的不同以及其它为本领域所熟知的期望超导氧化物反应前体的变化均在本发明的发明范围和发明意图之内。
三层结构的具有高Tc相的BSCCO族超导体(BSCCO 2223)例如Bi2Sr2Ca2Cu3Ox或(Bi，Pb)2Sr2Ca2Cu3Ox是本发明中最为优选的期望超导氧化物之一。当充分定形之后，包含有BSCCO2223的复合超导元件在长距离内保持优越的机械及电学性能方面表现出较大的潜力。超导氧化物复合元件的电流承载能力取决于元件生产过程中引起的定形过程，即结晶度以及氧化物颗粒间的连接程度。例如两层或三层结构相的铋-锶-钙-铜-氧化物超导元件族(BSCCO 2212和BSCCO 2223)定形技术的描述见Tenbrink，Wilhelm，Heine and Krauth，HTC超导电线和胶带技术进展，Paper MF-1，应用超导研讨会，Chicago(1992年8月23-28日)和Motowidlo，Galinski，Hoehn，Jr.andHaldar等人于1993年4月12-15日的材料研究协会会议上的发言稿，BSCCO多蕊胶带导体的机械和电学性能。
据报导，BSCCO 2223多蕊复合导体的最好性能是在含有高纵横比扁平丝极的高纵横比形式下取得的。对于未扭转或扭转度较轻的导体而言，高度纵横比的带状结构中交流损失与相同横截面圆线交流损失比等于其纵横比的平方(零级近似)，因而，9∶1纵横比率的元件损失要比相同截面的圆线圈损失大81倍。高纵横比率也会增加扁平丝极磁场截面上的磁滞损失。典型地讲，如果带状导体是通过圆形坯段形变而成，整齐丝极也将在定形过程中被不均匀地平化，其中间区域较周围边缘区域具有更好的平整度和DIT定形特性。由此而引起的丝极间距不统一加大了电流负载能力的不对称性，进一步增加了元件中的交流损失。
本发明者发现，将模块分成多个基本电去耦区域能改善超导复合元件的交流损失状况。当变化的磁场与高纵横比元件宽面的法线方向相同时，其涡流耦合损失很大，这时上述方法的改善效果尤为显著。模拟W.J.Carr，Jr.和V.T.Kovachev“SSC磁体中的线间涡流损失”Cryogenics，1994提交，中多缕卢瑟福电线涡流损失的Carr各向异性连续体模式，本发明者相信，由多个区域构成的特征(aspected)超导复合元件中丝极/模块区域的损失，可近似于去耦区内相临丝极间的正常电导损失 B · 2 · W 2 12 r n ( 1 + L 2 4 W 2 ) 再加上沿去耦区边缘的耦合损失 B · 2 · L 2 64 b 2 1 r . W 2 d 2
此外，导电包衣层也会产生正常的涡流损失，当包衣层厚度远小于每股线时，涡流损失近似于 P j B . 2 VW 2 r V d
如果相邻去耦区之间的绝缘层电阻率远大于区域内电阻率，Pperp将远小于Pn或Pj以致可以被忽略；如果去耦区的某一表面与部分包衣层相邻，且最简单情况下，即每个去耦区内仅有一根丝极，耦合Pn将发生在包衣层中而不是丝极去耦层中，等于 B · 2 · V W 2 6 dr m ( 1 + L 2 4 W 2 )
当每个去耦区内丝极数目较少，丝极去耦层的电阻比模块电阻至少高100倍以上时，上述公式均可适用。因此，有选择的使用分立丝极去耦绝缘层，以形成电分离的去耦区，能显著改善多蕊复合元件中交流损失特性。
本发明的另一个方面是，提供了一种生产具有改进交流损失特性的多蕊超导复合元件的方法。首先预制成复合元件中间体，它由多个去耦区构成，每个区域包括一个或多个精细、优选扭曲的超导氧化物丝极或其反应前体。然后在适宜条件下对中间体进行热、机械联合加工，至少获得以下效果中的一种：即定形、裂缝熔接，以及如果期望超导体反应前体还有残余的话，在各区域电隔离条件下丝极材料中的相变。在优选实施方案中，预制过程包括安置由绝缘材料或其反应前体构成的丝极去耦层，以提供期望的去耦区分离效果。
尽管铸造、浸涂以及各种溅射和蒸气沉积方法可用于本发明生成复合元件，但PIW(线中粉)或PIT(管中粉)仍是被人们所普遍接受的加工方法。PIW/PIT中，丝极材料从反应前体向超导氧化物转化的过程中，丝极一直与封闭的模块紧密相邻。所选的模块材料必须具有较好的可塑性，必须具有对超导材料足够的反应惰性，以使得后者性质不因其而退化。此外，模块还必须保证在期望加工条件下对丝极的氧气供应，以利于超导氧化物的形成。那些在期望生产和使用条件下(温度、压力、大气)具有对氧化物超导体、超导氧化物反应前体和氧气显著化学反应惰性的金属是优选的，尽管象ODS银那样的含有这类金属的合金也可用。优选的贵金属材料有银、金、铂、钯。由于银及其合金在这些材料中价格最便宜，使得其成为大规模生产中最为优选的。
图2是超导复合元件如图1所示的，一种生成流程图，它利用PIT技术生产。步骤202，将超导氧化物前体填入金属容器如银管之内，形成一根单丝极棒。步骤204中，对金属容器进行形变加工，形成直径较小的单丝极棒。步骤206是一捆扎过程，许多丝极棒紧密聚集或按其它对称方式排列以形成多蕊复合元件。在此步骤中，丝极去耦层按照预定的几何形状插入丝极棒之间。依据期望的几何形状，去耦层形状可以是层状、薄片状、核状或其它合适的形状(为经济起见，优选去耦层在早期的生产过程中安置在复合元件内，此时超导氧化物还保持其较好的可塑性，但在本发明的实际过程中可不作如此要求)。依据本发明中的优选实施方案，可被选做丝极去耦层反应前体的材料包括过渡金属、碱土金属、铊、锆、铌、钼、铝及其合金。依据本发明中另一优选实施方案，丝极去耦层绝缘材料可包括铝土或其它金属氧化物、氮化物、硫化物、半导体或金属化合物。紧接206是步骤208，在此步骤中进行深度形变加工，包括长度方向的压缩，如为交流元件，还优选包括扭曲过程，以形成具有期望丝极数目的多蕊超导中间体。形变的优选程序是拉伸、扭曲和滚压，但也可按其它程序进行加工。
步骤206和208可以按期望重复数次，每次重复中，额外加入一定数目的丝极去耦层，以使由一个或多个由去耦层界定的横截面缩小的复合元件中间体中的去耦区域数目与期望数目相同，每个区域需包含一个或多个由超导氧化物反应前体构成的扭曲丝极，丝极与周围含有贵金属的模块紧密相邻。优选如此重复1至5次。现在转到图3，图3中所示的高度特性化的超导带300是将图1中每个去耦区具有一根丝极特征的中间体100与另外的去耦层304，306，308相捆扎，再将整个组合体插入包衣层302中，准备进行上述形变以及热、机械加工过程。
图1和图3所示的包衣层可以在步骤206、208、210期间或之后再与中间体结合，选择的包衣层材料电阻率必须等于，优选10倍于模块材料的电阻率。0.5-10mohm cm的电阻率是特别优选的。但是由于包衣层通过模块与丝极化学分离，包衣层材料可以在期望加工条件下与超导材料具有一定的化学反应性。采用PIT加工方法生产的优选方案中，包衣层材料必须具有较好的可塑性，并保证生产条件下对丝极的氧气供应。可做为理想包衣层的材料有银和其它贵金属及其合金、尤其是ODS银及金银合金。在某些实施方案中，模块和包衣层可由相同的贵金属同时形成，这时可采用象离子轰击这样的后加工过程增加包衣层的电阻率。
在步骤210中，对中间体进行热、机械联合加工以至少获得一种下列效应，即定形，裂缝熔接以及如超导氧化物反应前体存在的话，在支持区域之间电隔离的状态的条件下丝极材料发生相变。在优选实施方案中，丝极去耦层中包含绝缘材料反应前体，热、机械联合加工中间体的条件需至少使任何绝缘材料反应前体钝化或形成脱耦层中的绝缘材料，以及定形、裂缝熔接和使丝极中可能存在的超导氧化物反应前体向超导氧化物转化。就此而言，通常第一步对复合元件进行热处理，钝化绝缘材料反应前体，至少使一部分前体转化为绝缘材料而不激活丝极材料，然后在一定条件下利用热机处理激活丝极，以获得至少一种下列效应：定形、裂缝熔接、和丝极中可能存在的超导氧化物反应前体向超导氧化物转化。“丝极材料激活条件”是指丝极材料能够发生化学和/或热力学实质相变的条件(而非模块材料)。“定形”是指期望超导氧化物或其反应前体中晶态调整和氧化物颗粒间的连接。
在本发明中的一种优选实施方案中，在反应前体的热、机械活化之前，最初的热处理需一直持续到金属反应前体层通过金属前体层相邻模块的界面完全氧化为止。钝化表现为金属反应前体层表面的氧化，也可表现为全层金属的氧化。对于含有高温超导铜氧化物反应前体的中间体而言，在反应前体的反应动力学受到限制的条件下，最初的热处理在小于700℃，优选小于550℃的氧化气氛中，只需至多100小时即可将反应前体层完全氧化。接下来的热、机械联合活化可以根据传统的PIT加工方法来进行。
在本发明中的另一优选实施方案中，最初的钝化可以在热、机械联合活化开始后结束，但应选择反应前体材料和钝化条件，以保证与活化反应相关的氧气流不致影响超导氧化物反应前体的相转变，例如，在较高氧压下退火，优选大于10大气压下。
图4、5、6是上述优选实施方案中三种不同最初热处理和热、机械联合加工丝极活化程序的剖面图。如图4所示，于热、机械联合活化404之前，单独预热处理402可以在固定温度下进行，另外，如图5所示，预热处理也可发生于热、机械活化504前的温度上升阶段502，温度上升可有一个或多个平台。也可如图6所示，其温度也可非常慢地连续上升，通常温度上升速度小于10℃/分钟，如602所示。在每种加工程序中，最初热处理持续时间将决定反应前体是否已在丝极材料活化前完全钝化。一旦最初热处理完成，无论其发生在程序中哪一阶段，热、机械联合活化均可按要求继续进行以获得最佳超导复合元件。
在优选实施方案中，丝极去耦层含绝缘材料，热、机械联合加工包括定形、裂缝熔接以及可能存在的超导氧化物前体向超导氧化物的相转变，但加工条件应保证绝缘材料的任何活化作用不会明显损害其绝缘性能，也不会干扰丝极材料中的相转变。在这个实施方案中，选择合适的绝缘材料至关重要，除保证在加工条件下对丝极和模块的化学惰性以及较高的电阻率外，绝缘材料还必须拥有足够的流动性，以便能在超导复合元件的生产条件下进行典型的形变操作。很少绝缘材料同时具备能提供足够流动性的工作硬化速率或拉张率敏感性和其它要求的性质。粉状或块状的氮化硼、碳化钨、碳化钽、碳化硅、铝、氮化硅、碳化硼、氧化锆、氮化钽、氧化钇和氧化镁可被采用。
图7和图8是依据本发明而制造的其它形式的多蕊复合元件截面图。如图7所示，圆形复合电线700的模块部分704被多个丝极去耦层706，708，710，712分割成多个分离的区域718，720，722，724，726。丝极去耦层成封闭的几何形状，即从横截面上看形成一包含一个或多个丝极714、716的封闭回路，选择的丝极去耦层材料在丝极材料活化条件下氧气可以渗透过去。例如锆或氧化锆丝极去耦层可与BSCCO 2223丝极联用。在所示实施方案中，多根丝极嵌于一个去耦区域内，但在另一实施方案中，每个区域可能只有一根丝极。导电材料构成的包衣层702包绕着模块。在其它实施方案中，包衣层材料可是由导电材料和非导电材料组成的复合材料。
图8所示的高度纵横比的导电带800中，丝极去耦层806形成中心脊骨，其它丝极去耦层形成放射状的腿808，810，812，814，816，818，820，822，824，826，828，830，将模块804分成区域838，840，842，844，846，848，850，852，854，856，858，860，每个区域包含一个或多个超导氧化物丝极，例如丝极832。如图9所示，本发明中生产此种形状导电带的方法如下，首先制成一中空管，管的外壁804由适当的模块材料构成，内壁包含丝极去耦层806。第二步制成超导中间体，即将其它丝极去耦层808，810，812，814，816，818，820，822，824，826，828，830置于内外壁之间，在管中空余地区置入超导氧化物反应前体以形成丝极，例如丝极832，834，836，(每个区域可包含一个或多个丝极)。然后将中间体形变以把管子平化，把丝极扭曲化，把包含的材料定形。最后，对中间体进行以前所述的热、机械加工。本发明中，形变过程中产生的丝极去耦层微缝能够改善热、机械加工过程中丝极的氧气供应。
除图7所示的圆形电线以及图8所示的矩形导电线外，依据本发明还可生产其它许许多多形状的元件。可如图7和8的圆形丝极，但任何纵横比和横截面，例如正方形、六边形、八边形或梯形等，本发明均可适用。对于要求高交流性能的元件，应使用精细的丝极。“精细的丝极”是指那些横截面最大跨度小于750微米，优选小于150微米的丝极。具有10∶1高纵横比率并且厚度小于约75微米的高纵横比丝极可以使用。
依据本发明某一方面生产超导复合元件时，可采用一种标准的PIT技术制造超导氧化物反应前体粉末和其它复合元件单元。例如，可以将包含BSCCO 2223超导氧化物反应前体的硝酸盐粉末包裹在标准银质坯模之中，然后利用挤压或抽丝等办法制造六边形单蕊丝极棒。多个这样的丝极棒可以紧密聚集，并将由锆、铌、钼等及其合金的氧化物组成的丝极去耦层以预定的几形排列置于丝极棒之间，以确定多个分离的区域。组装过程可以根据需要多次重复以制得具有期望区域数目及区域排列方式的复合元件中间体，例如图1、6、7中所示的超导体。如果希望具有导电包衣层，可将整个聚集体插入一导电管中。由10,000多个区域组成，每个区域仅有较少数目丝极的复合元件较为优选。形变过程的后续步骤，包括但不局限于牵拉、扭曲和滚压，可将中间体的直径缩小至0.01-0.12英寸(0.025-0.3厘米)，优选将中间体直径缩至0.02-0.06英寸(0.05-0.153厘米)，并可获得期望的扭曲螺距，优选扭曲螺距至少在中间体宽度数量级内。在优选实施方案中，中间体直径通过牵拉可缩至0.15-0.02英寸(0.038-0.05厘米)，扭曲程度可达每英寸扭曲20次(扭曲螺距1.25毫米)，然后在一个或多个压延轧道中滚压可使横截面最大跨度在0.05-0.005英寸之间(0.127-0.013厘米)。如果实施多个形变过程，则优选在各形变过程之间对中间体进行退火。依据本发明内容，超导中间体可以在氧化气氛中进行初步预热处理，温度低于700℃，优选低于550℃，持续时间至多100小时，以在BSCCO反应前体的化学反应动力学受到抑制的条件下氧化去耦层。然后对中间体在750-870℃，0.001-1大气压氧气压力条件下热处理1-100小时，促进定形并获得适当对BSCCO反应前体的氧化效果。然后于7.5％的氧氛围中，在828-832℃的温度下最后热处理20-80小时，在805-815℃下1-240小时，和787-795℃下10-50小时，以在丝极中心制造并烧结成期望的2223材料并促进裂缝熔接。
可通过以下实施例更深入地理解本发明内容：实施例1-8
单蕊丝极棒的形成
将组成为1.8∶0.3∶1.9∶2.0∶3.1(Bi∶Pb∶Sr∶Ca∶Cu)的金属硝酸化合物反应前体进行冷冻干燥后，再进行固相反应以制备粉状反应前体。粉状Bi2O3、CaCO3、Sr2CO3、Pb3O4和CuO也同样可使用。在将一定组成比例的粉状物质充分混合之后，实施钙化(800℃±10℃，共约15小时)热处理(一般3-4步)，并将中间体进行碾磨，以去除残余碳、匀化中间体材料并生成BSCCO2212氧化物超导相。
将粉状物装入一外径为1.25英寸(3.18厘米)、内径为0.85英寸(2.16厘米)长为8英寸(20.32厘米)的银鞘中，制成一坯模。坯模进行挤压至直径为0.5英寸(1.27cm)，直径缩小通过多个模压成形过程，最后利用边长为0.70英寸(1.78厘米)的六边形成型模制成六边形的银/反应前体电线。
中间体的形成
先将直径为0.070英寸(0.18厘米)的镍棒于600℃还原气氛中退火2小时，然后将其与18根电线捆在一起，镍棒位于中心。再将由双层(doublethickness)0.005英寸(0.013厘米)镍泊(纯度99.7％)制成的六张镍片插在电线中，形成六个分离区域，每个区域包含三根电线。为制造对照复合元件，可将19根电线捆在一起，其中不加入任何镍棒与镍片。将这两个组合体分别插入内径为0.387英寸(0.98厘米)、外径为0.42英寸(1.06厘米)的银鞘的两端，形成一坯模。然后对坯模连续拉伸，每次直径缩20％直至直径为0.18英寸(0.46厘米)，于450℃下的大气中退火4小时，再以20％和10％的缩减速率(pass reduction)将直径缩至0.072英寸(0.183厘米)，于450℃下的大气中退火2小时，最后将直径缩至0.04英寸(1.02厘米)，于450℃下的空气中退火4小时，制成多蕊圆形超导中间体。将两个带镍和对照超导体(OX1026N带有丝极去耦层和OX1026不带)从中间体中取出即可。
实施例1-4
将上述每个超导体的第一部分通过单次缩径滚压至0.010英寸的最终厚度(0.25厘米)，在此之前不进行扭曲，然后沿长度方向将其分为4份(实施例1-4)。实施例1中在7.5％的氧气氛围中以10℃/分的速度将温度升至400℃，以1℃/分的速度升至700℃，再以0.1℃/分的速度将温度升至830℃，然后于其中热处理40小时，再在811℃下热处理40小时以及在787℃下处理30小时，在丝极中心烧结成期望的2223材料并制成较薄的氧化镍层。对实施例2，将温度以10℃/分升至500℃后立即于此温度在100％氧气中氧化处理4小时，而后在500℃的7.5％氧气中平衡4小时，然后以1℃/分速度将温度升至830℃，进行实施例1中的最后热处理，以在丝极中心烧结成期望的2223材料并制成中等厚度的氧化镍层。实施例3中将温度以10℃/分速度升至500℃后立即于100％氧气中氧化处理4小时，再在7.5％氧气中平衡16小时，然后以1℃/分速度升至830℃，进行实施例1中的最后热处理，在丝极中心烧结成期望2223材料并制成较厚的氧化镍层。实施例4以10℃/分的速度升至450℃，再在100％氧气氛中以2℃/分升至500℃，于500℃，100大气压(1500Psi)、100％的氧气中高压氧化处理20小时，后平衡降至常温常压，然后再以10℃/分升至350℃，在100％氧气中以2℃/分升至400℃，于7.5％的氧气中平衡循环40小时，最后进行实施例1中的最后热处理，在丝极中心烧结成期望的2223材料，并制成极厚的氧化镍层。
最终热处理后，采用1毫伏/厘米的标准于77K下对实施例1-3中的临界电流进行测量，测量间距(tap length)为1厘米伏特。实验超导体临界电流采用四探针技术决定。测量结果以电线横截面积分类，计算工程临界电流强度。以下是2个样品的平均值，N表示含丝极去耦层的样品，厚度和宽以英寸为单位。
电线编号    厚度    宽度     平均Je  平均Jc
实施例1N    0.0105  0.084    322     1109
实施例2N    0.01    0.084    474     1635
实施例3N    0.0104  0.081    780     2690
实施例1     0.0104  0.07     1094    3388
实施例2     0.0099  0.067    2048    6341
结果表明含有丝极去耦层的复合元件可以制造超导体，同时也说明无论元件是否包含丝极去耦层，氧化程度的增加增大了工程临界电流强度的大小。
实施例5-8
将含镍中间体(OX1026NAT)的第二部分利用手钻扭曲至每英寸3.0个螺旋(1.181螺旋/厘米)，然后以连续5％的递减速度将其滚压至厚度0.010英寸(0.025厘米)，过程中需有两次退火：当厚度为0.025英寸(0.063厘米)时，于空气中在450℃下退火1小时，另一次为0.156英寸(0.053厘米)厚度时，于空气中在450℃下退火4小时，进而得到半成品元件。
实施例9
可以采用绝缘材料作为丝极去耦层制成多蕊复合元件中间体，然后加工制成超导复合元件。将氮化硼或碳化钨粉分别装入6个内径为0.850英寸(2.16厘米)、外径为1.25英寸(3.18厘米)、长度为8英寸(20.32厘米)的银鞘中，制成六个坯模。除此之外，也可使用粉状碳化钽、碳化硅、氧化铝、氮化硅、碳化硼、氧化锆、氧化钽、氧化钇、或氧化镁等等。利用拉制技术连续以10％的缩径速率将坯模直径减至0.200英寸(0.51厘米)，然后连续以10％的缩径速率再将其滚压成厚度0.005英寸(0.013厘米)的带状元件。每个这种绝缘带可用做丝极去耦层。
六边形银/BSCCO反应前体的单蕊电线可按实施例1-8中方法制造。把上述绝缘带弯曲成槽形，在每个内安置三根电线，把六个上述结构固定在一直径为0.070英寸(0.178厘米)的中心银棒周围，其开放面朝外，以形成6个分离的区域，每个区域包含三根电线。将整个组件插入内径为0.387英寸(0.982厘米)、外径为0.42英寸(1.067厘米)的银质管状包衣层中，制成一坯模，以20％的缩径速率通过拉制将坯模直径连续减至0.18英寸(0.457厘米)，于400℃空气中退火1小时；再连续以20％和10％的缩小速率减至0.072英寸(厘米)，于400℃空气中退火1小时，最后将直径减至0.04英寸(0.102厘米)并于400℃空气中退火1小时制成圆形多蕊中间体。由于其中丝极去耦层已是钝化后的绝缘材料，实施例9中的中间体可直接进行热、机械加工，于7.5％的氧气中以1℃/分的速度将温度升至830℃，然后立即于7.5％的氧气氛围中热处理40小时，再于811℃处理40小时，787℃下处理30小时，在丝极中心烧结成期望的2223材料。
实施例10
以氧化铝结疤模制成的丝极去耦层材料可用于制成多蕊YBCO复合元件中间体，然后加工制成复合超导元件。其中，反应前体的制造可参照美国专利5,034,373或5/12/92提交的美国专利申请S.N.07/881,675。将优选具有一定合适金属化学计量的可形成1-2-4型超导氧化物合金的Y-Ba-Cu-Ag或Y(Ca)-Ba-Cu-Ag合金以粉状装入内径为0.05英寸(1.25厘米)、外径为0.06英寸(1.57厘米)、长度为8英寸(20.32厘米)的银鞘中。合金中通常包含10-50％重量的银粉。在保护气氛中将坯模焊封，然后于325℃下静水压制成单蕊丝极电线。
将18根电线聚集在直径为0.070英寸(0.18厘米)的中心铝/铜合金棒周围(10％铝，90％铜)，合金棒已于600℃的还原气氛中退火2小时，然后将由双层0.005英寸(0.127厘米)的泊(纯度99.7％)制成的六个同样的铝/铜合金片插入电线之间，形成六个分离的区域，每个区域包含三根电线。将组合体以20％的缩减速率连续缩减至0.18英寸(0.46厘米)，于450℃空气中退火4小时，以20％和10％的速率连续缩减至0.072英寸(0.18厘米)，于450℃的空气中退火2小时，最后缩减至0.04英寸(0.10厘米)并于450℃空气中退火4小时，形成圆形多蕊中间体。中间体可再与其它的铝/铜合金片和丝极棒结合，缩减过程也可按要求多次重复，以制造具有期望区域数目和期望大小的中间体。然后对所得中间体实施热、机械加工，于500℃的纯氧气中氧化300-400小时，再于室温下形变2-6次，例如，以10-20％的缩减速率于13,000-35,000磅的负载压力下连续挤压或滚压，并交替于650-800℃下退火0.1-10小时，以制取多蕊超导复合元件。
实施例11
采用环形封闭的锆丝极去耦层制成BSCCO 2212多蕊复合中间体，然后加工形成超导复合元件。在此实施方案中，反应前体的制造方法参考PhaseAlignment in Ag-Clad 2212 Bi-Sr-Ca-Cu-O Wires，R.D.Ray II&E.E.Hellstrom，应用物理通讯，57，2948-2950(1990)，引入本文作参考。Bi∶Sr∶Ca∶Cu的摩尔比为2∶1∶1∶2的粉状反应前体可由试剂级Bi2O3、CaCO3、SrCO3和CuO制成。将一定比例的粉状物充分混合后，对其实施钙化(800℃-825℃，共48小时)，等压挤压(280MPa)以及中间体研磨等多步处理过程(通常3-4步)，以去除残留的碳，均化中间体材料并形成BSCCO 2212氧化物超导相。
粉状物装入具有锆涂层的银鞘中，例如装入内径为0.850英寸(2.16厘米)、外径(银质层)为1.25英寸(3.18厘米)，锆的喷涂外涂层厚度2微米，长度为8英寸(20.32厘米)的银鞘内，形成一坯膜。通过一次或多次缩减过程和一次或多次400℃的空气中中间体一小时退火，通过拉伸将坯模直径缩小到0.055英寸(0.138厘米)。将6个上述坯模与一直径为0.070英寸(0.18厘米)的银质中心棒聚集在一起，并将整个组合体插入内径为0.170英寸(0.43厘米)，外径为0.210英寸(0.53厘米)的管状银质包衣层中，然后经过一次或多次缩减过程以及一次或多次在400℃空气中一小时的中间体退火过程，将直径缩小至0.055英寸(0.138厘米)，然后扭曲使其扭曲螺距达2.54英寸(1厘米)，如上述条件退火，最后滚压处理，形成一横截面约为0.12英寸(0.3厘米)×0.004英寸(0.01厘米)的多蕊中间体元件。
将中间体于空气中以5℃/分的速度把温度升至920℃，保持15分钟，降低温度至10℃至240℃再至840℃，840℃退火70小时，所有过程均在大气中进行最后自然降温至室温，制成多蕊超导复合元件带。
以上描述的是本发明的一些特征和优点。上述过程的任何变化，如参数的改变、扭力的次数和数量级、常规定形等步骤的变化均在本发明范围内。对以上描述的实施方案的改进、变化以及其它未能列举的特性以及优点，只要不脱离本发明的精神和范围，均属本发明权利范围内。

Claims (23)

1.一种由多个基本电去耦区域组成的多蕊超导复合元件，每个区域包含至少一个由期望超导氧化物构成的精细丝极。
2.权利要求1的元件，其中再安置至少一个含绝缘材料的丝极去耦层，它们分布于元件中，达到区域的基本电去耦。
3.权利要求2中的元件，其中丝极去耦层的绝缘材料厚度小于丝极横截面的最大尺寸。
4.权利要求3中的元件，相邻区域间的直接高电导通路至少有50％，且不大于100％被丝极去耦层阻隔。
5.权利要求3的元件，再包含一模块，
其中丝极去耦层置于模块之内，将模块分成多个基本电去耦区域和，
丝极置于模块之内，被模块基本包裹，并因此与丝极去耦层化学分离。
6.权利要求5中的元件，其中去耦层以开放式几何形状分布。
7.权利要求5中的元件，其中去耦层以封闭式几何形状分布。
8.权利要求5中的元件，其中去耦层包含选自元素氧化物、硫化物、氮化物、半导体和金属间化合物的材料。
9.权利要求8中的元件，其中去耦层包含从镍、铁、锆、铌、钼等金属氧化物及其合金中选出的材料。
10.权利要求1中的元件，其中期望氧化物超导体中包括从铋、铊、汞，或稀土族氧化物超导体中选出的氧化物超导体。
11.权利要求10中的元件，其中期望氧化物超导体包含铋或钇族氧化物超导体。
12.一种多蕊超导复合元件，包括：
模块，基本包含有贵金属；
包绕模块的导电包衣层；
至少一个含镍、锆、铁、铌、钼金属氧化物及合金的绝缘材料的丝极去耦层，置于模块之内以将其分成多个基本电去耦区域，和
多个精细扭曲的丝极，每根丝极含选自铋族的期望超导氧化物，置于模块之内，被模块所包裹并因此与去耦层化学分离，
每个电去耦区包括1-3根丝极，丝极去耦层绝缘材料的厚度小于丝极横截面的最大尺寸。
13.一种多蕊超导复合元件中间体，包括：
模块，
多个含绝缘材料或其反应前体的分立的丝极去耦层，置于模块之内并将其分成多个分离的区域，和
多个精细丝极，每根包含期望超导氧化物或其反应前体，置于模块之内或周围；
每个分离的区域包含至少一根丝极。
14.权利要求13中的中间体，其中去耦层具有氧不渗透性，并以开放式几何形状放置。
15.权利要求13中的中间体，其中去耦层封闭式几何形状放置，并在超导氧化物反应前体向其期望超导氧化物转化所需条件下具有氧渗透性。
16.权利要求13中的中间体，其中去耦层由选自过渡金属、碱土金属、钛、锆、铌、钼、铝及其合金的可形成氧化物的材料构成。
17.一种生产多蕊超导元件的方法，包括：
首先制成由多个区域构成的复合中间件，每个区域包括一个或多个精细的由超导氧化物材料或其反应前体组成的丝极；和
然后，对中间体热、机械联合加工，所用条件可至少获得一种以下效应，即定形、裂缝熔接和丝极中若存在超导氧化物反应前体下，其向期望超导氧化物的相转化，转化条件应支持区域间的电分离。
18.权利要求17的方法，其中的制造过程包括提供含绝缘材料或其反应前体的丝极去耦层，以将模块分离。
19.权利要求18的方法，其中的制造过程包括：
首先，制成一复合中间体，复合中间体包括一含有贵金属的模块；多个由绝缘材料或其反应前体组成的分立丝极去耦层，并置于模块之内将其分割成多个分离的区域；和多个由期望超导氧化物或其反应前体组成的丝极，置于模块之内，并被模块所包围并因此与丝极去耦层化学分离，每个区域至少包含一根丝极；和
然后，对中间体实施形变加工，获得至少一种以下效应，即丝极扭转和所含材料的定形。
20.权利要求18中的方法，其中热、机械联合加工过程包括首先热处理复合元件，所用条件足以钝化去耦层中的反应前体，和至少将部分反应前体转化为绝缘材料，但并不在丝极材料中引起实质性的相变，和
利用热、机械联合处理复合元件激活丝极，所用条件足以获得至少一种以下效应，即RIT，裂缝熔接和丝极材料中可能存在的超导氧化物反应前体向期望超导氧化物的相转变；
21.权利要求20的方法，其中去耦层包含选自过渡金属、碱土金属、钛、锆、铌、钼、铝及其合金的可形成氧化物的材料。
22.权利要求18中的方法，其中丝极通过热、机械联合加工活化始于绝缘材料反应前体完全钝化结束之前，但在热、机械联合加工条件下，与钝化反应相关的氧气流并不干扰期望相转变过程。
23.一种生产多蕊超导元件的方法，包括：
首先，制成一复合中间体，包括一包含贵金属的模块；多个由绝缘材料氧化物或其反应前体组成的分立丝极去耦层，置于模块之内并将其分割成多个基本分离的区域；和多个含铋族或钇族期望超导氧化物或其前体的丝极，置于模块之内，被模块包围并与去耦层化学分离，每个区域至少包含一根丝极；
将中间体形变，获得至少一种以下效果，即丝极扭转或所含材料的定形；
制成一包绕模块的导电包衣层，并
对中间体实施热、机械联合加工，所用条件足以获得至少一种以下效应，即在去耦层内形成并钝化绝缘材料和丝极材料的定形、裂缝熔接和可能存在的超导氧化物反应前体向期望超导氧化物的相转变。
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