KR100863334B1 - Method for producing high-temperature superconductors - Google Patents
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Abstract
본 발명은 고온 초전도체의 제조방법에 관한 것으로, 전구물질로부터 변환되는 적어도 하나의 금속-산화 초전도층을 가지고, 초전도층을 위한 전구물질을 세편형 기질 특히 금속 세편에 도포하고, 용융과 냉각으로 구성되는 제어된 열처리단계에 의하여 전구물질을 초전도층으로 변환하는 단계를 포함한다. 본 발명은 특히 코팅된 고온 초전도체(코팅 도체)의 제조에 관한 것이다. 다른 농도의 불순물을 주입함으로써, 세편의 단면을 통하여 일정치 않은 녹는점이 얻어지고, 열처리단계 특히 냉각과정에 의하여 초전도층에 유향결정형성이 유도,지지,유지 및/또는 제어된다. 따라서, 종래의 알려진 방법과 반대로, 초전도층에 단일-결정 또는 복수결정구조 배열의 형성을 위하여 세편 단면을 통하여 다른 농도의 불순물을 내향 전달,발산 또는 혼합함으로써 그리고 세편단면을 통하여 결정화 전면이 형성되어, 유향 결정형성이 유발,유지,촉진, 제어된다.
The present invention relates to a method for producing a high temperature superconductor, comprising at least one metal-oxidized superconducting layer converted from a precursor, and applying a precursor for the superconductor to a thin substrate, in particular a metal piece, consisting of melting and cooling Converting the precursor to a superconducting layer by a controlled heat treatment step. The present invention relates in particular to the production of coated high temperature superconductors (coating conductors). By injecting impurities of different concentrations, an inconsistent melting point is obtained through the cross sections of the three pieces, and the formation of directed crystals in the superconducting layer is induced, supported, maintained and / or controlled by the heat treatment step, in particular the cooling process. Thus, in contrast to the known methods, the crystallization front surface is formed by inwardly transferring, dissipating or mixing impurities of different concentrations through the three sections in order to form a single-crystal or plural crystal structure arrangement in the superconducting layer. , Frankincense crystallization is induced, maintained, promoted and controlled.
Description
본 발명은 전구(前驅)물질에서 변화된 적어도 하나의 금속 산화물 초전도층을 가지는 고온 초전도체의 제조방법에 관한 것으로, 초전도층을 위한 전구물질을 세편형 특히 금속 세편형 기질에 도포하고, 용융과 냉각으로 구성되는 제어된 열처리단계에 의하여 전구물질이 초전도층으로 변화되는 과정을 포함한다. 본 발명은 특히 코팅된 고온 초전도체(코팅 도체)에 관한 것이다.
The present invention relates to a method for producing a high temperature superconductor having at least one metal oxide superconducting layer changed from a precursor, wherein the precursor for the superconducting layer is applied to a flake, in particular a metal flake substrate, by melting and cooling. And a process in which the precursor is transformed into a superconducting layer by a controlled heat treatment step. The present invention relates in particular to coated high temperature superconductors (coating conductors).
고전류를 운반하고, 77°K 이상의 온도, 바람직하게는 90°K 이상의 변이온도를 가지는 고온 초전도체 제조의 기본적 문제점은 현재 경제적으로 적절한 가격으로 큰 층두께(1㎛ 이상)와 거의 단일-결정 구조를 갖는 연장된,바람직하게는 끝 없이 이어지는 초전도체를 얻는 것이다. 초전도층의 전류 운반 용량은 층의 결정구조배열, 특히 그레인(Grain) 경계각에 상당히 의존한다. 이제까지 종래기술에서 제안된 제조방법, 예컨대 RABiT 방법에서, 반도체층에서 가능한한 단일-결정구조 배열을 가지는 결정형성을 실행하기 위하여, 전구물질은 변형과 재결정화에 의하여 2 중축으로 조직화된 금속기질, 예컨대 2중축으로 조직화된 니켈 세편 등에 도포되며, 이 이중축 조직은 초전도층의 결정구조 배열에 전달되고, 초전도층의 이 외부조직의 결정형성은 기질의 조직과 유사해진다. 가닥형의 끝없이 이어지는 초전도체를 형성하기 위하여 초전도면과 함께 형성전면의 변위는 열처리단계 동안 전체 도체 길이를 따라 연속적으로 일어나야 한다. 이는 그 전체 길이를 따라 요구되는 정확한 이중축 조직을 가지는 기질을 가정한다. 따라서, 조직을 가지는 기질에 대한 기술적 요구는 아주 높다. 고양질의 조직을 가지는 기질 또는 금속 세편의 사용은 또한 고온 초전도체의 제조를 복잡하게 하고, 비용을 상승시킨다. The basic problem of manufacturing high temperature superconductors carrying high current and having a temperature of 77 ° K or higher, preferably transition temperature of 90 ° K or higher, is currently economically affordable and provides a large layer thickness (1 μm or more) and a nearly single-crystal structure. To obtain an extended, preferably endless, superconductor. The current carrying capacity of the superconducting layer depends heavily on the crystal structure arrangement of the layer, in particular the grain boundary angle. In the production methods proposed in the prior art, such as the RABiT method, in order to carry out crystal formation with a single-crystal structure arrangement in the semiconductor layer as far as possible, the precursors are biaxially organized metal substrates by deformation and recrystallization, For example, it is applied to nickel flakes organized in biaxially, and the biaxial structure is transferred to the crystal structure arrangement of the superconducting layer, and the crystallization of this outer tissue of the superconducting layer becomes similar to that of the substrate. In order to form a stranded superconducting endless conductor, the displacement of the forming front together with the superconducting surface must occur continuously along the entire conductor length during the heat treatment step. This assumes a substrate with the correct biaxial tissue required along its entire length. Thus, the technical demand for tissue-bearing substrates is very high. The use of substrates or metal fragments with high quality tissue also complicates the manufacture of high temperature superconductors and increases the cost.
본 발명은 기술적으로 쉽게 실행할 수 있는 고온 초전도체의 제조방법, 큰 층두께와 높은 최고 임계 전류 밀도를 가지는 연장된 또는 끝없이 이어지는 고온 초전도체의 제조를 가능하게 하는 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
It is an object of the present invention to provide a method of making a high temperature superconductor which is technically easily implementable, and a method which enables the production of an extended or endless high temperature superconductor having a large layer thickness and a high maximum critical current density.
이 목적은 청구항 1에 주어진 방법에 의하여 달성될 수 있다. 본 발명에 따르면, 다른 농도의 불순물을 주입함으로써 전구물질은 세편 단면에 걸쳐 일정치 않은 녹는점이 얻어지고, 이에 의하여 열처리단계, 특히 냉각 동안 초전도층에 유향(有向) 결정형성이 유도,지지,촉진,유지되고 및/또는 제어된다. 종래의 알려진 방법과 반대로, 전구물질을 위하여 기술적으로 도포하기 어려운 기질을 조직화하거나 특별한 배열방식없이, 초전도층에 단일-결정 또는 복수결정구조의 형성을 위하여, 세편 단면을 통하여 다른 농도의 불순물을 내향 전달,발산 또는 혼합함으로써 그리 고 세편단면을 통하여 결정화 전면이 형성되어, 유향 결정형성이 유발,유지,촉진, 제어된다. 열처리단계의 과정 제어에서,세편 단면을 통하여 각각 높은 녹는점을 갖는 가장자리에서 낮은 녹는점을 갖는 가장자리로의 이러한 종류의 유향 결정형성이 이루어질 수 있다. 기질은 그 자체로 어떤 특별한 전처리단계를 필요로하지 않기 때문에, 그 두께는 특히 고비용의 변형과 재결정화에 의하여 조직화되는 니켈 세편과 비교하여 상당히 얇게 만들어질 수 있고, 따라서 제조과정은 더 단순하고 저렴해질 수 있다. 그러나 조직화된 금속 세편 또는 금속 코팅된 세편등 또한 기질로서 사용될 수 있다. This object can be achieved by the method given in claim 1. According to the present invention, by injecting impurities of different concentrations, the precursors have a non-uniform melting point across the cross sections, which induces and supports directed crystal formation in the superconducting layer during the heat treatment step, in particular cooling, Promoted, maintained and / or controlled. Contrary to conventional known methods, impurities of different concentrations are introduced through the cross sections to form single-crystal or multi-crystal structures in the superconducting layer without organizing or specially arranging substrates that are technically difficult to apply for precursors. Crystallization fronts are formed by transfer, divergence, or mixing, and cross-sections are used to induce, maintain, promote, and control frankincense crystallization. In the process control of the heat treatment step, this kind of directed crystallization can be made from the edge of the high melting point to the edge of the low melting point through the thin section. Since the substrate itself does not require any special pretreatment steps, its thickness can be made significantly thinner, especially compared to nickel fragments organized by expensive deformation and recrystallization, thus making the process simpler and cheaper. Can be done. However, organized metal fragments or metal coated fragments may also be used as the substrate.
본 방법의 바람직한 실시예에서, 사용되는 불순물은 다른 녹는점을 가지고, 양 불순물의 녹는점은 전구물질의 녹는점보다 높거나 또는 하나는 전구물질의 녹는점보다 높고 하나는 낮을 수 있다. 여기서 만약 정확히 두개의 불순물이 사용된다면, 하나의 불순물은 세편 한쪽의 세편형 영역에, 다른 하나의 불순물은 세편 다른쪽의 세편형 영역에 삽입되는 것이 특히 바람직하다. 세편 단면을 통하여 일정한 녹는점 구배를 얻기 위하여 농도는 불순물이 삽입된 영역내에서 각각 세편의 중심부를 향하여 줄어든다. 전구물질만을 갖는 영역이 불순물로 처리된 영역사이에 남겨질 수 있다. 불순물은 이들이 초전도면의 결정형성을 방해함없이 녹는점에 영향을 줄 수 있도록 선택된다. 제조과정에서 농도구배와 세편단면을 통하여 녹는점의 변화에 의하여 용융 및/또는 냉각에 따른 유향 결정면을 형성하는 변환 단계는 여러방법으로 일어날 수 있다. 따라서 불순물은 기질에 먼저 도포된 전구물질에 도포되거나, 뿌려지거나, 프린트되거나, 흩어지거나 할 수 있고, 반대로 불순물은 세편 기질에 먼저 도포될 수 있다. 특히, 전구물질 후 불순물이 연속 준비단계로 기질에 도포되거나 또는 이미 도포된 전구물질층에 도포된다. 이는 특히 만약 전구물질 및/또는 불순물이 프린팅 과정, 특히 스크린 프린팅,회전 프린팅 롤러,제트 프린팅, 또는 드롭와이즈(dropwise) 열적 또는 자기 펄스 출력 등에 의하여 도포된다면, 라인생성에 있어 프린팅과정의 사용이 적은 장비 비용으로 초전도체를 위하여 변환될 수 있기 때문에 바람직하다. In a preferred embodiment of the method, the impurities used have different melting points, and the melting point of both impurities may be higher than the melting point of the precursor or one higher than the melting point of the precursor and one lower. Here, if exactly two impurities are used, it is particularly preferable that one impurity is inserted in one fragment region on one side of the fragment, and the other impurity is inserted in the fragment region on the other side of the fragment. In order to obtain a constant melting point gradient throughout the slice section, the concentration decreases towards the center of the slice, respectively, in the region where the impurities are inserted. Regions with only precursors may be left between regions treated with impurities. Impurities are chosen so that they can affect the melting point without disturbing the crystal formation of the superconducting surface. In the manufacturing process, the conversion step of forming the directed crystallographic surface due to melting and / or cooling by changing the melting point through the concentration gradient and the three-sided cross section may occur in several ways. Thus, the impurity may be applied, sprayed, printed, or scattered on the precursor first applied to the substrate, and conversely, the impurity may be applied to the fragment substrate first. In particular, impurities after the precursor are applied to the substrate in a continuous preparatory step or to an already applied precursor layer. This is especially true if the precursors and / or impurities are applied by a printing process, in particular by screen printing, rotary printing rollers, jet printing, or dropwise thermal or magnetic pulse outputs. It is desirable because it can be converted for superconductors at equipment cost.
전구물질을 위한 대체 도포 과정은 전구물질이 용제에 의한 액체 또는 죽형태로 기질에 도포되거나, 또는 기질이 액체 또는 죽형태의 전구물질 용액에 담궈질 수 있고, 전구물질에 포함된 용제는 아이소프로페놀(isopropropanol)과 같은 휘발성이거나 또는 물의 경우 열적 중간처리단계에서 증발할 수 있다. 추가과정 단계에서, 준비된 세편이 전구물질이 임계전이온도(Tc)에서 초전도하는 층으로 변환 또는 하소하기 위한 열처리단계를 거치기 이전에, 불순물은 전구물질층의 좁은 영역에 필요한 농도구배로 도포될 수 있다. Alternative application procedures for precursors may be either applied to the substrate in the form of a liquid or porridge in the form of a solvent, or the substrate may be immersed in a solution of the precursor in the form of a liquid or porridge, and the solvent contained in the precursor may be Volatile such as phenol (isopropropanol) or water may evaporate in the thermal intermediate stage. In a further process step, before the prepared fragments undergo a heat treatment step for converting or calcining the precursor into a superconducting layer at the critical transition temperature (T c ), impurities may be applied to the desired concentration gradient in a narrow region of the precursor layer. Can be.
바람직하게는 기질은 은,금,니켈,철,또는 이러한 것들의 합금의 금속 세편으로 구성되고, 그 위에 전구물질과 불순물이 층으로 도포된다. 본 발명에 따른 방법은 모든 단일-결정과 복수결정구조 초전도면 또는 초전도층으로 매우 광범위하게 사용될 수 있다. 사용의 바람직한 범위는 그 초전도층이 YBa2Cu3Ox 결정으로 구성되는 초전도체에 관한 것이다. 그러한 초전도체에 있어, 만약 녹는점 구배가 불순물로 네오디뮴(neodymium)과 이테르븀(ytterbium) 또는 은(Ag)과 이테르븀 (ytterbium)을 갖는 YBaCuO 전구물질에서 형성된다면 특히 바람직하다. 그러나, 다른 불순물, 바람직하게는 란타노이드(lantanoids) 또는 희귀 토금속(rare earth metals), 금속(metals), 귀금속(noble metals), 또는 이러한 것들의 혼합물 또는 화합물의 그룹 중의 불순물이 사용될 수 있고, 다른것들 중 희귀 토금속과 귀금속은 YBa2Cu3Ox 고온 초전도체의 초전도특성에 영향을 미치지 않는다. Preferably the substrate consists of metal pieces of silver, gold, nickel, iron, or alloys of these, on which precursors and impurities are applied in layers. The method according to the invention can be used very widely for all single-crystal and multi-crystal structure superconducting surfaces or superconducting layers. Preferred ranges of use relate to superconductors whose superconducting layers consist of YBa 2 Cu 3 O x crystals. In such superconductors, it is particularly preferred if the melting point gradient is formed from YBaCuO precursors having neodymium and ytterbium or silver and ytterbium as impurities. However, other impurities, preferably lantanoids or rare earth metals, metals, noble metals, or mixtures of these or groups of compounds, may be used, and other Of these, rare earth metals and precious metals do not affect the superconducting properties of YBa 2 Cu 3 O x high temperature superconductors.
기질의 전구물질로의 코팅과 불순물의 도포는 바람직하게는 세편 형상의 기질에서 일어난다. 제조과정에 의하여 생성되는 초전도체는 또한 제조과정의 끝에는 매우 다양한 기하학적 형상을 가지고, 특히 열처리단계의 전 또는 후에 초전도 세편을 구조적으로 둥근단면을 갖도록 변형함으로써 둥근 와이어 형상으로 형성될 수도 있다. 또한 방법의 경과, 특히 열처리단계에서의 기간과 온도 구배는 고온 초전도체의 초전도층 유향 결정형성이 제어될 수 있도록 선택된다.
The coating of the substrate with the precursor and the application of the impurities preferably take place in a three-shaped substrate. The superconductor produced by the manufacturing process also has a wide variety of geometric shapes at the end of the manufacturing process, in particular may be formed into a round wire shape by deforming the superconducting fragments to have a structurally rounded cross section before or after the heat treatment step. In addition, the progress of the method, in particular the period and temperature gradient in the heat treatment step, is selected so that the superconducting layer directed crystal formation of the high temperature superconductor can be controlled.
도 1은 니켈 금속 세편에 도포되고, 가장자리에 이테르븀(ytterbium)과 네오디뮴(neodymium) 불순물로 코팅된 YBCO 전구물질의 개략적 편면도;1 is a schematic cross-sectional view of a YBCO precursor applied to nickel metal fragments and coated with ytterbium and neodymium impurities on the edge;
도 2는 세편단면에 나타나는 녹는점 구배와 불순물의 농도구배의 몇몇 다이어그램을 개략적으로 나타낸 도면이다.
FIG. 2 is a schematic diagram of some diagrams of melting point gradient and concentration gradient of impurities appearing in the cross section.
이하, 본발명을 첨부된 도면을 참조한 실시에를 통하여 더 상세히 설명한다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.
도 1에서, YBCO 전구물질로 코팅된 세편, 예컨대 조직화되지 않은 니켈 세편을 개략적 평면도로 도시하고 있다. 불순물로는 이테르븀(ytterbium)이 세편형 영역의 오른쪽 가장자리에 도포되고, 네오디뮴(neodymium)이 떨어져 있는 세편형 영역의 왼쪽 가장자리에 도포된다. 제조를 위한 금속 세편은 변형과정동안 YBCO 전구물질의 결정형성에 유리하도록 니켈 대신에 금 또는 은 등의 고급 금속으로 구성되거나 또는 달리 직물 또는 플라스틱의 세편에 증기침착된 금속층으로 구성될 수 있다. 본 실시예에서 YBCO 전구물질(YBaCuO)은 점성형, 예컨대 졸-겔 과정등에 의하여 금속 세편에 침착된다. 점성 전구물질로부터 용제의 증발 후, 펄스 스트림 과정에 의하여 프린트되는데, 먼저 세편 오른쪽 가장자리의 약 1097℃의 낮은 녹는점을 가지는 불순물로서의 이테르븀(ytterbium), 그 후 세편 기질의 왼쪽 가장자리의 더 높은 녹는점을 갖는 불순물로서의 네오디뮴(neodymium)이 된다. 여기서 순수한 YBCO 전구물질은 약 1050℃의 녹는점을 가진다. In FIG. 1, fragments coated with YBCO precursors, such as unorganized nickel fragments, are shown in a schematic plan view. As an impurity, ytterbium is applied to the right edge of the segmented region, and neodymium is applied to the left edge of the segmented region apart. The metal fragments for manufacture may consist of high-grade metals such as gold or silver instead of nickel, or alternatively, a metal layer vapor-deposited onto the fabric or plastic fragments to favor crystallization of the YBCO precursor during the deformation process. In this example, the YBCO precursor (YBaCuO) is deposited on the metal fragments by a viscous mold, such as a sol-gel process. After evaporation of the solvent from the viscous precursor, it is printed by the pulse stream process, firstly ytterbium as an impurity with a low melting point of about 1097 ° C. of the right edge of the segment, and then the higher melting point of the left edge of the segment substrate. Neodymium as an impurity having Pure YBCO precursors have a melting point of about 1050 ° C.
열처리전의 준비된 초전도체 세편에 나타나는 특징적 특성이 도 2에 도시되어 있는데, 아래의 두개의 다이어그램은 이테르븀과 네오디뮴이 각 세편 너비 내에서 전구물질에 도포될때 농도 구배를 도시한 것으로, 불순물의 효과가 준비된 아직 변환되지 않은 초전도체 세편의 가장자리에 가장 현저하게 작용하도록, 각 불순물 농도의 감소는 세편의 중심부을 향한 변두리를 형성한다. 따라서, 두개의 도포된 불순물은 아직 변환되지 않은 초전도 세편의 중심부에는 작용하지 않거나, 약하게만 작용한다. 최상단의 다이어그램은 직선으로 이상화된 세편단면(Q)을 통하여 나 타나는 녹는점 구배(Ts)를 나타내는 것으로, 네오디뮴의 더 높은 녹는점과 이테르븀의 더 낮은 녹는점때문에 왼쪽에서 오른쪽으로 갈수록 떨어지는 것을 볼 수 있다. 전체적으로 일정하게 떨어지는 녹는점 구배(Ts)가 얻어지는데, 실제사용에 있어서는 도 2의 이상화된 직선에서 벗어날 것이다. 전구물질에서 만들어지는 녹는점 구배(Ts)에 의하여 초전도층에 YBa2Cu3Ox 결정의 유향 결정형성이 시작될 수 있고, 전구물질이 가열/냉각에 의하여 변환될 때 제어되며, 각각 높은 녹는점을 가지는 가장자리에서 낮은 녹는점을 가지는 가장자리로 이동한다. YBCO 전구물질은 결정형성이 일어날 수 있는 상대적으로 큰 온도창을 가지고 있어, 용융온도가 100℃ 초과되거나 떨어질 때도 유향 결정형성이 일어날 수 있다. 초전도면의 변환을 위한 과정의 경과는 순수 전구물질의 녹는점보다 약간 높은 온도에서 전구물질의 단시간의 용융에 높은 녹는점을 가지는 세편면에서 낮은 녹는점을 가지는 세편면으로 거치는 결정화 전면을 발생시킬 수 있는 유향 냉각이 뒤따르도록 선택된다. 따라서,시간당 약 1mm의 결정형성이 도체 세편 방향으로 일어날 수 있다. The characteristic characteristics appearing in the prepared superconductor fragments prior to heat treatment are shown in FIG. 2, the two diagrams below showing the concentration gradient when ytterbium and neodymium are applied to the precursor within each segment width, and the effects of impurities are still ready. Reducing the concentration of each impurity forms an edge towards the center of the fragment, most likely to act on the edge of the unconverted superconductor fragment. Thus, the two applied impurities do not act at the center of the superconducting fragments that have not yet been converted, or only weakly. The diagram at the top shows the melting point gradient (T s ) that appears through the idealized three-section (Q), falling from left to right due to the higher melting point of neodymium and the lower melting point of ytterbium. can see. A melting point gradient T s that falls off uniformly throughout is obtained, which in practice will deviate from the idealized straight line of FIG. 2. The melting point gradient (T s ) produced by the precursors can initiate directed crystallization of YBa 2 Cu 3 O x crystals in the superconducting layer and is controlled when the precursors are converted by heating / cooling, respectively. Move from the edge with points to the edge with low melting points. YBCO precursors have a relatively large temperature window through which crystallization can occur, which can result in direct crystallization even when the melting temperature exceeds or falls below 100 ° C. The progress of the process for the conversion of the superconducting surface will result in a crystallization front that passes from the three-sided surface with high melting point to the three-sided low melting surface at a temperature slightly above the melting point of the pure precursor. Can be followed by directed cooling. Thus, crystal formation of about 1 mm per hour can occur in the conductor segment direction.
녹는점이 모두 YBCO 전구물질의 녹는점보다 높은 불순물 이테르븀과 네오디뮴을 가지는 실시예가 도면을 참조하여 설명되었다. 그러나, 본 발명에 따른 제조방법은 또한 그 중 하나의 녹는점이 전구물질의 녹는점보다 낮은 불순물을 가지고 실행될 수도 있다. 다른 실시예에서, 약 961℃의 녹는점을 가지는 은(Ag)이 도체 세편의 일면에, 이테르븀(Yb)이 도체 세편의 반대면에 도포될 수 있다. 이렇게 준비된 초전도체 세편은 그 후 이테르븀의 녹는점보다 약간 낮은 약 1060℃로 가열된 후, 1000℃ 이하로 냉각된다. 이러한 과정의 경과에서 결정화 전면은 이테르븀측에서 은측으로 형성되어 나간다. An embodiment in which the melting points all have impurity ytterbium and neodymium higher than the melting point of the YBCO precursor has been described with reference to the drawings. However, the production process according to the invention can also be carried out with impurities whose melting point is lower than the melting point of the precursor. In another embodiment, silver (Ag) having a melting point of about 961 ° C. may be applied to one side of the conductor strip and ytterbium (Yb) to the opposite side of the conductor strip. The superconductor pieces thus prepared are then heated to about 1060 ° C., slightly below the melting point of ytterbium, and then cooled to 1000 ° C. or less. In the course of this process, the crystallized front surface is formed from the ytterbium side to the silver side.
전체적으로 10㎛ 이상, 특히 35㎛ 이상의 층두께가 본 발명에 따른 과정에 의한 유향 결정형성으로 형성될 수 있다. 이 층은 단일-결정 또는 복수결정구조로 만들어질 수 있고, 복수결정구조층은 비교적 큰 유향 결정 특히 단일 결정들로 구성된다. 금속세편에 적절한 기질은 미리 조직화될 필요가 없다. 그러나, 생성된 초전도체의 초전도 특성은 미리 조직화된 금속 세편을 이용함으로써 더 향상될 수 있다.In total, a layer thickness of at least 10 μm, in particular at least 35 μm, may be formed by the directed crystallization by the process according to the invention. This layer can be made of single-crystal or multicrystalline structure, and the multicrystalline structure layer is composed of relatively large directed crystals, in particular single crystals. Substrates suitable for metal fragments do not need to be pre-organized. However, the superconducting properties of the resulting superconductors can be further improved by using prestructured metal fragments.
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Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0486698A1 (en) * | 1990-06-07 | 1992-05-27 | Nippon Steel Corporation | Oxide superconductor and production thereof |
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Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0486698A1 (en) * | 1990-06-07 | 1992-05-27 | Nippon Steel Corporation | Oxide superconductor and production thereof |
| EP0564279A1 (en) * | 1992-03-31 | 1993-10-06 | Ngk Insulators, Ltd. | Rare earth superconducting body and process for production thereof |
| EP0866503A2 (en) * | 1997-02-25 | 1998-09-23 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Optical receiver comprising protection means against electromagnetic noise |
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