DE3871833T2 - Supraleitendes materialgemisch aus oxidkeramik. - Google Patents
Supraleitendes materialgemisch aus oxidkeramik.Info
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Description
- Diese Erfindung betrifft ein supraleitendes Verbundmaterial aus Keramikoxid, umfassend einen Keramikoxid-Supraleiter und ein nicht supraleitendes Material, umfassend zumindest ein Element, das nicht mit irgendeinem der Elemente des Keramikoxid-Supraleiters reagiert. Genauer ausgedrückt betrifft diese Erfindung ein supraleitendes Verbundmaterial aus einem Keramikoxid mit einer neuen Konstruktion, wodurch ein Keramikoxid-Supraleiter mit einer höheren supraleitenden, kritischen Temperatur effektiv verwendet werden kann.
- Ein Supraleiter entfaltet unter supraleitenden Bedingungen einen vollständigen Diamagnetismus und weist keinen starken Unterschied darin auf, obwohl ein stationärer Strom darin fliest. Durch Verwendung dieser Eigenschaft des Supraleiters wurden viele Anwendungen von Supraleitern als Medien für den elektrischen Strom vorgeschlagen.
- Die Anwendungsgebiete von Supraleitern umfassen verschiedene technische Gebiete, wie ein elektrisches Energiefeld (beispielsweise MHD-Energieerzeugung, Energieübertragung, Energielagerung, etc.), ein bewegendes Energiefeld [beispielsweise Linearmotor (Magnetschwebe)-Züge, Schiffe mit elektromagnetischem Antrieb, etc.] und ein Messgebiet, bei dem der Supraleiter als ein stark sensibler Sensor für ein magnetisches Feld, eine Mikrowelle, Strahlung und dergleichen (beispielsweise NMR, Therapie unter Verwendung von pi-Meson, physikalische experimentelle Anlage mit hoher Energie, etc.) verwendet wird.
- Zusätzlich wird bei der Elektronik, einschliesslich einem Josephson-Element, erwartet, dass der Supraleiter ein Element zur Verfügung stellt, das nicht nur den Energieverbrauch vermindern kann, sondern ebenfalls mit einer sehr hohen Geschwindigkeit arbeitet.
- Das supraleitende Phänomen wurde in spezifichen Metallen oder organischen Verbindungen bei extrem niedrigen Temperaturen gefunden. Denn unter den klassischen Supraleitern wird von Nb&sub3;Ge gesagt, dass es die höchste kritische Temperatur Tc für die Supraleitfähigkeit von 23,2 K aufweist, und diese Temperatur wurde als die obere Grenze von Tc für eine lange Zeit angesehen.
- Um das supraleitende Phänomen zu realisieren, sollte bisher ein Supraleiter auf eine Temperatur, die niedriger ist als Tc, mit flüssigem Helium gekühlt werden, das einen Siedepunkt von 4,2 K aufweist. Jedoch erhöht die Verwendung von flüssigem Helium die technische Schwierigkeit und die Kosten sehr stark, da ein Kühlsystem, einschliesslich einer Anlage zum Verflüssigen von Helium, erforderlich ist, was die praktische Anwendung des Supraleiters verhindert.
- Kürzlich wurde berichtet, dass ein gesintertes Material, umfassend Oxide von Elementen der Gruppe IIa oder IIIa des Periodensystems als ein Supraleiter bei einer hohen kritischen Temperatur agieren kann und es wird erwartet, dass es die praktische Anwendung der Supraleitertechnologie beschleunigt. Von bereits verfügbaren Berichten sind Verbindungsoxide mit einer Kristallstruktur, die der Perowskit-Kristallstruktur, wie (La,Ba)&sub2;CuO&sub4; oder (La,Sr)&sub2;CuO&sub4;, ähnlich ist, als Supraleiter mit hohem Tc bekannt. Diese Verbindungsoxide weisen ein Tc von 30 bis 50 K auf, das weit höher ist als das der klassischen Supraleiter (siehe beispielsweise Physical Review Letters, Bd. 58, Nr. 4, Seiten 405-407, "Evidence for Superconductivity above 40 K in the La-Ba-Cu-O Compound System" von C.W. Chu et al). Zusätzlich wird von einem SupralGiter vom Ba-Y-Cu-Typ berichtet, dass der Tc-Wert höher ist als die Temperatur von flüssigem Stickstoff, obwohl dessen Struktur nicht identifiziert worden ist.
- Da der Supraleiter aus Keramikoxid durch Sintern von pulverförmigen Metallverbindungen als Ausgangsmaterialien hergestellt wird, ist er unvermeidbar porös. Aufgrund der Porosität weist der Supraleiter aus dem Keramikoxid verschiedene Nachteile, beispielsweise dass (a) eine Menge des elektrischen Stromes, der durch den Supraleiter fliessen kann, gering ist, dass nämlich eine Stromdichte gering ist, (b) dass der Supraleiter eine niedrige mechanische Stärke aufweist und leicht bricht, und (c) dass dann, wenn Wasser in den Poren eingebracht wird, Hydroxidgruppen von Wasser mit dem Material reagieren, um den Supraleiter zu schädigen.
- Es ist bekannt, dass die Gegenwart von Sauerstoff in einer Sinteratmosphäre die Eigenschaften eines Supraleiters bei der Herstellung eines Supraleiters aus Keramikoxid stark beeinflusst. Beispielsweise werden die Ausgangsmaterialien an Luft gesintert, ein Oberflächenteil des gesinterten Materials, beispielsweise weist eine Oberflächenschicht mit einer Dicke von 0,5 mm von der Oberfläche, die die Luft leicht kontaktiert, ausgezeichnete supraleitende Eigenschaften auf, nämlich eine höhere kritische Temperatur als die inneren Teile des gesinterten Materials, obwohl die Nicht-Oberflächenteile des gesinterten Materials supraleitende Eigenschaften haben können.
- Im Hinblick auf die Stärke ist der Supraleiter aus Keramikoxid, der als ein Sintermaterial hergestellt wird, üblicherweise zerbrechlich und erfordert eine grosse Vorsicht für die Handhabung. Das heisst, der Supraleiter aus Keramikoxid wird leicht durch mechanische Beanspruchung gebrochen oder reisst. Insbesondere wird der Supraleiter aus Keramikoxid in der Form eines Drahtes sehr leicht gebrochen. Wenn die Ausgansmaterialien in einem porösen Zustand oder einem dreidimensionalen Netzwerk gebildet werden, um eine Oberfläche zu erhöhen, um so von der Sauerstoffzufuhr an der Oberfläche während des Sinterns Gebrauch zu machen und um die gewünschten supraleitenden Charakteristika zu erreichen, wird das gesinterte Produkt mehr zerbrechlich und dessen mechanische Stärke nimmt weiterhin ab. Demgemäss ist es praktisch schwierig, nicht nur den Supraleiter aus Keramikoxid plastisch zu verarbeiten, sondern ebenfalls einfach zu formen. Daher weist dessen praktische Verwendung eine ernsthafte Beschränkung auf.
- Weiterhin ist es sehr schwierig, einen gesinterten Supraleiter aus einem homogenen Polykristall herzustellen, der aus Teilchen besteht, die alle supraleitende Eigenschaften aufweisen, und als eine allgemeine Eigenschaft des Supraleiters kann der supraleitende Zustand lokal durch Änderung des externen magnetischen Feldes oder durch Kühlen der Temperatur gebrochen werden. Der Supraleiter aus Keramikoxid weist eine geringere thermische Leitfähigkeit und eine grössere elektrische Resistenz auf als die klassischen Supraleiter. Wenn daher der supraleitende Zustand lokal gebrochen wird, wird solch ein Teil des Supraleiters lokal durch elektrischen Strom erhitzt, der durch den Supraleiter fliesst. Wenn das Kühlmedium den lokal erhitzten Teil des Supraleiters kontaktiert, wird er explosiv verdampft.
- Um eine derartige explosive Verdampfung zu verhindern, wird der klassische Metallsupraleiter in der Form eines dünnen Filamentes verarbeitet, und eine Vielzahl von Filamenten werden durch ein gut leitendes Material, wie Kupfer, gebündelt, das als ein thermischer Leiter und als Umleitung des elektrischen Stromes in dem Fall des Bruches des supraleitenden Zustandes fungiert. Jedoch ist es schwierig, den Supraleiter aus Keramikoxid mit einem höheren Tc-Wert in der Form von Filamenten zu verarbeiten.
- Ein Ziel dieser Erfindung liegt darin, einen Supraleiter aus Kermaikoxid mit einer verbesserten mechanischen Stärke, Stabilität, einem höheren Tc-Wert und einer höheren kritischen Stromdichte zur Verfügung zu stellen.
- Ein anderes Ziel dieser Erfindung liegt darin, einen Supraleiter aus Keramikoxid zur Verfügung zu stellen, der thermisch stabil ist und nur schwer an einem Bruch des supraleitenden Zustandes leidet, selbst wenn er in der Form eines Drahtes vorliegt.
- Demgemäss stellt diese Erfindung ein supraleitendes Verbundmaterial aus Keramikoxid zur Verfügung, umfassend einen Keramikoxid-Supraleiter und ein nicht-supraleitendes Material, umfassend zumindest ein Element, das nicht mit irgendeinem der Elemente des Keramikoxid-Supraleiters reagiert.
- Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht von einem Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemässen supraleitenden Verbundmaterials aus einem Keramikoxid; und
- Fig. 2 ist ein Ausschnitt aus der perspektivischen Ansicht eines anderen Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemässen supraleitenden Verbundmaterials aus einem Keramikoxid.
- Der Supraleiter aus dem Keramikoxid umfasst (1) zumindest ein Element, ausgewählt aus den Elementen der Gruppen Ia, IIa und IIIa des Periodensystems, (2) zumindest ein Element, ausgewählt aus den Elementen der Gruppen Ib, IIb, IIIb, IVa und VIIIa des Periodensystems, und (3) zumindest ein Element, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Sauerstoff, Bor, Kohlenstoff, Sticksoff, Fluor und Schwefel.
- Beispiele der Elemente der Gruppe Ia sind Li, Na, K, Rb, Cs und Fr, und Beispiele der Elemente der Gruppe Ib sind Cu, Ag und Au.
- Beispiele der Elemente der Gruppe IIa sind Be, Mg, Ca, Sr, Ba und Ra, und Beispiele der Elemente der Gruppe IIb sind Zn, Cd und dergleichen.
- Beispiele der Elemente der Gruppe IIIa sind Sc, Y und Lanthaniden (beispielsweise La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb und Lu) und Actiniden (beispielsweise Ac), und Beispiele der Elemente der Gruppe IIIb sind Al, Ga, In und Tl.
- Unter den oben veranschaulichten Elementen sind solche bevorzugt, die aus den Elementen der Gruppe Ib, den Elementen der Gruppe IIa, den Elementen der Gruppe IIIa, Lanthaniden, Sauerstoff, Kohlenstoff und Schwefel ausgewählt sind. Unter den Elementen der Gruppe Ib sind Cu und Ag mehr bevorzugt, unter den Elementen der Gruppe IIa sind Sr und Ba mehr bevorzugt, und unter den Elementen der Gruppe IIIa sind Sc und Y mehr bevorzugt.
- Vorzugsweise weist der Keramikoxid-Supraleiter eine Zusammensetzung der Formel auf:
- (M¹ 1-xM² x)M³ yM&sup4; z (I)
- worin M¹ zumindest ein Element ist, ausgewählt aus den Elementen der Gruppe IIa, worin M² zumindest ein Element ist, ausgewählt aus den Elementen der Gruppe IIIa, worin M³ zumindest ein Element ist, ausgewählt aus den Elementen der Gruppen (Ib, IIb, IIIb, IVa und VIIIa, worin M&sup4; zumindest ein Element ist, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Sauerstoff, Bor, Kohlenstoff, Stickstoff, Fluor und Schwefel, worin x ein Atomverhältnis von M² zu (M¹ + M²) von nicht kleiner als 0,1 und nicht grösser als 0,9 (0,1 ≤ x ≤0,9) ist, und worin y und z Atomverhältnisse von M³ und M&sup4; zu (M¹ + M²) von nicht kleiner als 0,4 und nicht grösser als 3,0 bzw. nicht kleiner als 1 und nicht grösser als 5 sind (0,4 ≤ y ≤ 3,0 und 1 ≤z ≤5).
- Als das Element M¹ der Formel (I) sind Ca, Sr, Ba und Ra, insbesondere Ba und Sr bevorzugt. Als das Element M² sind Sc, Y, Lanthaniden und Actiniden, besonders Y, La, Ce, Nd und Yh bevorzugt. Als das Element M³ sind Cu, Ag, Zn, Cd, Ga, In, Fe, Co, Ni und Ti, insbesondere Cu, Fe, Co, Ni und Ti bevorzugt.
- Beispiele des Supraleiters mit der oben genannten Zusammensetzung sind Supraleiter vom Typ Ba-Y-Cu-O, Ba-La-Cu-O, Sr-La-Cu-O. Die Verhältnisse der Elemente sind willkürlich in den Bereichen der oben genannten Definitionen ausgewählt.
- Wenn eine Kombination von Y-Ba, La-Ba oder Sr-Ba als eine Kombination von M¹ und M² ausgewählt wird, ist das Atomverhältnis von Y/(Y + Ba) vorzugsweise von 0,06 bis 0,94, mehr bevorzugt von 0,1 bis 0,4, das Atomverhältnis von Ba/(La + Ba) ist vorzugsweise von 0,04 bis 0,96, mehr bevorzugt von 0,08 bis 0,45, und das Atomverhältnis von Sr/(La + Sr) ist vorzugsweise von 0,03 bis 0,95, mehr bevorzugt von 0,05 bis 0,1.
- Wenn irgendeines der Atomverhältnisse ausserhalb des oben definierten Bereiches ist, nimmt der Tc-Wert des erzeugten Supraleiters ab.
- Vorzugsweise sind die Atomverhältnisse des Elementes M³ und Sauerstoff zu (M¹ + M²) von 1:0,4 bis 1:3,0 bzw. von 1:1 bis 1:5. Bei diesen Atomverhältnissen kann der Supraleiter eine Kristallstruktur vom Perowskit-Typ, Quasi-Perowskit-Typ, wie einen Sauerstoff-Mangel-Perowskit-Typ haben, der eine orthorhombische Struktur aufweist.
- Die Gruppe des nicht-supraleitenden Materials umfasst ferromagnetische Materialien und paramagnetische Materialien. Beispiele der ferromagnetischen Materialien sind Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Fe, Ni und Co. Beispiele der paramagnetischen Materialien sind Au, Pt, Ag, Ag&sub2;O und Pb.
- Das ferro- oder paramagnetische Material kann in die Poren des Supraleiters durch Sintern der Supraleiter-Komponentenmaterialien und des ferro- oder paramagnetischen Materials bei einer Temperatur zwischen einem Schmelzpunkt derartiger Materialien und der Sintertemperatur eingefügt werden. Ein erhöhter Druck bei dem Sinterschritt ist für die Imprägnierung der Materialien bevorzugt.
- Das Gewichtsverhältnis des ferro- oder paramagnetischen Materials zu dem Supraleiter liegt vorzugsweise bei 1:1 bis 1:9, vorzugsweise von 1:2 bis 1:7.
- Wenn das ferromagnetische Material in die Poren des Supraleiters eingefügt wird, agiert es als eine Nadelspitze, so dass die kritische Stromdichte sich erhöht, da der magnetische Fluss dazu neigt, durch das ferromagnetische Material gesammelt zu werden. Wenn das paramagnetische Material mit dem Supraleiter zusammengemischt wird, fungiert eine Zwischenfläche zwischen der Supraleitermatrix und dem paramagnetischen Material als eine Nadelspitze und stabilisiert ebenfalls elektromagnetisch den Supraleiter.
- Ein anderes Beispiel des nicht-supraleitenden Materials ist ein Stabilisierungsmaterial. Das Stabilisierungsmaterial stabilisiert die supraleitenden Eigenschaften des Supraleiters und umfasst Kupfer, Aluminium, Kupfer, das darin dispergiertes Aluminium enthält, oder eine Kupfer-Nickel-Legierung. Unter diesen sind Kupfer und Aluminium, insbesondere Aluminium mit einer Reinheit von 99,99 % oder mehr bevorzugt.
- Das Stabilisierungsmaterial kann in die Poren des Supraleiters durch Eintauchen des Supraleiters aus gesintertem Oxid in dem geschmolzenen stabilisierenden Material, wie Aluminium, gefüllt werden. Ein anderes Verfahren zur Herstellung des Verbundes umfasst das Füllen eines Lötmittels und des Stabilisators in die Poren.
- Das Gewichtsverhältnis des stabilisierenden Materials zu dem Supraleiter liegt von 5:1 bis 1:9, vorzugsweise von 1:2 bis 1:7.
- Das stabilisierende Material wird in die Poren des Keramikoxid-Supraleiters gefüllt. Obwohl der Keramikoxid-Supraleiter, der durch Sintern hergestellt wird, porös ist, ist es möglich, einen dünnen Film aus einem Supraleiter auf Zellwänden und/oder äusseren Oberflächen eines Harzschaumes zu bilden, um so die Porosität des Supraleiters zu erhöhen. Ein typisches Verfahren für die Herstellung eines derartigen porösen Supraleiters wird nachfolgend erläutert.
- In den Zellen und/oder den äusseren Oberflächen eines Schaumes des thermoplastischen Harzes, wie Polyurethan, Polyethyen, Polypropylen und Polystyrol, vorzugsweise eines Schaumes mit offenen Zellen oder eines porös geformten Kupferkörpers, wird eine Lösung aus einem Ausgangsmaterial, das einen Supraleiter bildet (vorzugsweise ein Alkoholat), das durch ein sogenanntes Sol-Gelverfahren hergestellt worden ist, aufgebracht, getrocknet und an Luft gesintert. Dann wird das Harz oder Kupfer durch Schmelzen oder Brennen entfernt. Der verbleibende Supraleiter, der von dem Ausgangsmaterial gebildet ist, das in den Zelen vorhanden ist, weist eine verhältnismässig grössere Porosität und eine gewünschte Form auf.
- Da der somit gebildete Supraleiter eine grössere Oberfläche aufweist und mit einer grösseren Menge an Sauerstoff während des Sinterns beliefert wird, weist er bessere supraleitende Eigenschaften, wie einen höheren Tc-Wert, auf.
- Das stabilisierende Material in einem Schmelzzustand wird dann in die Poren des porösen Supraleiters gefüllt. Der erzeugte Supraleiter hat die in Fig. 1 gezeigte Struktur, die einen porösen Supraleiter (1) und ein stabilisierendes Material (2), das in den Poren gefüllt ist, umfasst.
- Fig. 2 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel des mit dem stabilisierenden Material gefüllten Supraleiters. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist das stabilisierende Material nicht nur in den Poren gefüllt, sondern ebenfalls auf den äusseren Oberflächen des Supraleiters (1) geschichtet. Demgemäss ist der Supraleiter in dem stabilisierenden Material so eingebettet, dass der Schutz und die Stärke des Supraleiters (1) verbessert werden.
- Diese Erfindung wird durch die folgenden Beispiele erläutert.
- Y&sub2;O&sub3;-Pulver (3,78 g), BaCO&sub3;-Pulver (13,22 g) und CuO-Pulver (7,99 g) wurden an Luft bei 940ºC 24 Stunden lang gesintert. Das hergestellte Supraleitermaterial wurde in geschmolzenes Blei, das bei 400ºC gehalten war, eingetaucht, um die Poren des Supraleiters mit Blei zu füllen, zur Herstellung eines nicht-porösen supraleitenden Verbundmaterials.
- Das nicht-poröse supraleitende Verbundmaterial wies einen Tc-Wert von 90 K auf, der im wesentlichen der gleiche ist wie der des Supraleiters, der nicht mit Blei gefüllt worden war. Die kritische Stromdichte des nicht-porösen supraleitenden Verbundmaterials lag bei 50 A/cm², während die des Supraleiters, der nicht mit Blei gefüllt war, bei 10 A/cm² lag. Weiterhin wurde die Stärke des nicht-porösen supraleitenden Verbundmaterials vebessert und während der Handhabung nicht gebrochen. Die supraleitenden Eigenschaften wurden nicht geändert, wenn ein Kontakt mit Feuchtigkeit auftrat.
- Y&sub2;O&sub3;-Pulver (3,78 g), BaCO&sub3;-Pulver (13,22 g), CuO-Pulver (7,99 g) und metallisches Eisenpulver (4,50 g) wurden an Luft bei 940ºC 24 Stunden lang gesintert.
- Das erzeugte, mit Eisen gefüllte supraleitende Verbundmaterial wies eine geringere Porosität und eine bessere Stärke als ein Supraleiter auf, der kein Eisen enthielt, und dessen kritische Stromdichte war 100 A/cm².
- Y&sub2;O&sub3;-Pulver (3,78 g), BaCO&sub3;-Pulver (13,22 g), CuO-Pulver (7,99 g) und metallisches Silberpulver (33,5 g) wurden an Luft bei 940ºC 24 Stunden lang gesintert.
- Das mit Silber gefüllte supraleitende Verbundmaterial wies einen Tc-Wert von 92 K auf, der im wesentlichen der gleiche war wie der des Supraleiters, der nicht mit Silber gefüllt war. Die kritische Stromdichte des mit Silber gefüllten supraleitenden Verbundmaterials lag bei 20 A/cm², was um das mindestens 10-fache grösser war als die des Supraleiters, der nicht mit Silber gefüllt war.
- Zusätzlich wurde an die Oberfläche des mit Silber gefüllten Supraleiters ein Bleidraht und dergleichen leicht gebunden.
- Wenn der supraleitende Zustand gebrochen war, brach das Material nicht. Es wies einen sehr kleinen elektrischen Widerstand auf und war elektromagnetisch stabil.
- Ethanol (200 ml) und Octylalkohol (50 ml) wurden zu 1 Mol Yttriumisopropoxid zugegeben. Zu der Mischung wurde Ethanol (100 ml), der 2 Mol Bariumethoxid enthielt, zugegeben und vermischt. Zu der resultierenden Lösung wurde Wasser (2,7 Mol) und eine gemischte Lösung aus Salpetersäure und Ethanol, die Kupferacetylacetonat enthielt (200 ml), wurde graduell zugegeben. Dann wurde die Mischung erhitzt und 3 Stunden lang unter Rückfluss gehalten. Die resultierende Sollösung wurde auf Oberflächen eines porösen Körpers aufgebracht, der aus einem Polyurethanschaum hergestellt war, und es wurde langsam getrocknet. Nach dem Trocknen an Luft bei Raumtemperatur für etwa 10 Tage und dann bei etwa 900ºC für 10 Stunden wurde der Polyurethanschaum vollständig ausgebrannt, um ein supraleitendes Material aus einem porösen Oxid zurückzulassen, das YBa&sub2;Cu&sub3;Ox enthalten könnte. Die Anfangstempertur bei etwa 100 K und es wurde bei etwa 83 K vollständig supraleitend.
- Wenn die gleiche Mischung aus Ausgangsmaterialien auf ein festes Kupfermaterial aufgebracht wurde und auf gleiche Weise wie oben getrocknet wurde, wurde der erzeugte Supraleiter bei etwa 60 K vollständig supraleitend.
- Aufgrund der oben gezeigten Ergebnissen wies der Supraleiter, der durch Zufuhr von genügend Sauerstoff erzeugt war, bessere supraleitende Eigenschaften auf.
- Wie aufgrund der obigen Beschreibung verstanden werden kann, weist der Supraleiter dieser Erfindung, da die Poren davon mit einem gewissen Material gefüllt sind, eine ausreichende Kompressionsstärke, Wasserresistenz und eine höhere kritische Temperatur auf.
- Da die Porosität vermindert wird und wiederum die Dichte erhöht wird, wird die insgesamte spezifische Wärme erhöht und es resultiert eine Stabilität gegen thermische Zerstörung. Daher weist ein Element, wie ein supraleitender Magnet, eine verbesserte Zuverlässigkeit auf und er kann leicht verwendet werden.
- Da es schwierig ist, ein Lötmittel oder ein Metallstück an dem üblichen Supraleiter selbst zu befestigen, ist es sehr schwierig, einen Anschluss zu bilden, um eine hohe Stromdichte zu erreichen. Beispielsweise wird als eine Stromzuleitung oder ein Spannungsanschluss eine Silberpaste üblicherweise verwendet, die weniger zuverlässig ist. Erfindungsgemäss kann jedoch ein Metallstück an das ferromagnetische Material, paramagnetische Material und das stabilisierende Material, beispielsweise durch Löten, befestigt werden. Daher wird keine Wärme durch den Anschluss erzeugt und eine hohe Stromdichte kann erzielt werden.
- Wenn der erfindungsgemässe Supraleiter in der Form eines Drahtes verarbeitet wird, fungiert das gefüllte stabilisierende Material als eine Umgehung für den elektrischen Strom, so dass die thermische Stabilität des Drahtes verbessert ist.
Claims (10)
1. Supraleitendes Verbundmaterial aus Keramikoxid,
umfassend einen Keramikoxid-Supraleiter und ein
nicht-supraleitendes Material, umfassend zumindest
ein Element, wobei das nicht-supraleitende Material
nicht mit irgendeinem der Elemente des
Keramikoxid-Supraleiters reagiert.
2. Supraleitendes Verbundmaterial aus Keramikoxid nach
Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
dass der Supraleiter (1) zumindest ein Element,
ausgewählt aus den Elementen der Gruppen Ia, IIa und
IIIa des Periodensystems, (2) zumindest ein Element,
ausgewählt aus den Elementen der Gruppen Ib, IIb,
IIIb, IVa und VIIIa des Periodensystems, und (3)
zumindest ein Element, ausgewählt aus der Gruppe,
bestehend aus Sauerstoff, Bor, Kohlenstoff,
Stickstoff, Fluor und Schwefel, umfasst.
3. Supraleitendes Verbundmaterial aus Keramikoxid nach
Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
dass der Supraleiter eine Zusammensetzung der Formel
(I) aufweist
(M¹1-xM²x)M³yM&sup4;z (I)
worin M¹ zumindest ein Element ist, ausgewählt aus
den Elementen der Gruppe IIa, worin M² zumindest
ein Element ist, ausgewählt aus den Elementen der
Gruppe IIIa, worin M³ zumindest ein Element ist,
ausgewählt aus den Elementen der Gruppe Ib, IIb,
IIIb, IVa und VIIIa, worin M&sup4; zumindest ein Element
ist, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus
Sauerstoff, Bor, Kohlenstoff, Stickstoff, Fluor und
Schwefel, worin x nicht kleiner ist als 0,1 und nicht
grösser ist als 0,9, worin y nicht kleiner ist als
0,4 und nicht grösser ist als 3,0, und worin z nicht
kleiner ist als 1 und nicht grösser ist als 5.
4. Supraleitendes Verbundmaterial aus Keramikoxid nach
Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
dass M¹ Ba ist, dass M² ein Element ist,
ausgewählt aus der Gruppe, die aus Sc, Y und La
besteht.
5. Supraleitendes Verbundmaterial aus Keramikoxid nach
Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
dass das nicht-supraleitende Material ein
ferromagnetisches Material ist.
6. Supraleitendes Verbundmaterial aus Keramikoxid nach
Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
dass das nicht-supraleitende Material ein
paramagnetisches Material ist.
7. Supraleitendes Verbundmaterial aus Keramikoxid nach
Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
dass das nicht-supraleitende Material ein
stabilisierendes Material ist.
8. Supraleitendes Verbundmaterial aus Keramikoxid nach
Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,
dass der Supraleiter durch das stabilisierende
Material umgeben ist.
9. Supraleitendes Verbundmaterial aus Keramikoxid nach
Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,
dass das stabilisierende Material Kupfer oder
Aluminium ist.
10. Supraleitendes Verbundmaterial aus Keramikoxid nach
Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,
dass das stabilisierende Material Aluminium mit einer
Reinheit von 99,99 % oder höher ist.
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