KR102340155B1 - 박리된 ReBCO를 사용한 초전도성 이음부 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 제1 측면에 따르면, ReBCO 테이프들 사이의 초전도성 이음부의 형성 방법이 제공된다. 각각 노출된 ReBCO 영역을 갖는 2개 이상의 ReBCO 테이프가 제공된다. 노출된 ReBCO 층 및 노출된 ReBCO 층 상의 산소 투과성 뒤붙임을 포함하는 브리지가 제공된다. 각각의 노출된 ReBCO 영역은, ReBCO의 융점 (TR)이 은의 융점 (TAg) 미만이도록 산소의 분압이 충분히 낮은 환경에서 제1 온도 (T1)로 가열함으로써, 브리지의 노출된 ReBCO 층에 결합되며, 온도 (T1)는 ReBCO의 융점 (TR) 및 은의 융점 (TAg) 사이이다 (TR<T1<TAg). 생성된 이음부는, 산소의 분압이 제2 온도 (T2)에서 ReBCO를 재산소화하기에 충분한 환경에서 시간 (t) 동안 ReBCO의 융점 (TR) 미만인 제2 온도 (T2) (T2<TR)에서 어닐링된다.
Description
본 발명은 고온 초전도체의 분야에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 ReBCO 테이프들 사이의 초전도성 이음부(superconducting joint)의 형성 방법, 및 이러한 이음부를 포함하는 초전도성 전류 운반체(superconducting current carrier)에 관한 것이다.
초전도성 재료는 전형적으로 "고온 초전도체" (HTS) 및 "저온 초전도체" (LTS)로 나뉜다. LTS 재료, 예컨대 Nb 및 NbTi는 이의 초전도도가 BCS 이론에 의해 설명될 수 있는 금속 또는 금속 합금이다. 모든 저온 초전도체는 약 30K 미만의 임계 온도 (이보다 높은 온도에서 재료는 심지어 제로 자기장(zero magnetic field)에서도 초전도성일 수 없음)를 갖는다. HTS 재료의 거동은 BCS 이론에 의해 설명되지 않으며, 이러한 재료는 약 30K 초과의 임계 온도를 가질 수 있다 (그렇지만, HTS 재료를 규정하는 것은 임계 온도이라기보다는 초전도성 동작(operatoin) 및 조성의 물리적 차이라는 것이 주목되어야 한다). 가장 흔히 사용되는 HTS는 "쿠프레이트 초전도체(cuprate superconductors)" - 쿠프레이트 (산화구리 기를 함유하는 화합물)계의 세라믹, 예컨대 BSCCO ("비스무트 스트론튬 칼슘 구리 산화물") 또는 ReBCO ("희토류 바륨 구리 산화물"; 여기서 Re는 희토류 원소, 흔히 Y 또는 Gd임)이다. 다른 HTS 재료는 철 닉타이드(iron pnictide) (예를 들어, FeAs 및 FeSe) 및 이붕산마그네슘 (MgB2)을 포함한다.
ReBCO는 전형적으로, 도 1에 도시된 것과 같은 구조를 갖는 테이프로서 제조된다. 이러한 테이프(500)는 일반적으로 대략 100 미크론의 두께이며, 기재(501) (전형적으로, 대략 50 미크론 두께의 전해연마된 하스텔로이(hastelloy))를 포함하고, IBAD, 마그네트론 스퍼터링 또는 또 다른 적합한 기술에 의해 대략 0.2 미크론 두께의, 완충제 스택(502; buffer stack)으로서 알려져 있는 일련의 완충제층이 이 위에 증착된다. 에피택시얼(epitaxial) ReBCO-HTS 층(503) (MOCVD 또는 또 다른 적합한 기술에 의해 증착됨)이 완충제 스택에 오버레이(overlay)되고(15), 전형적으로 1 미크론 두께이다. 1 내지 2 미크론의 은 층(504)이 스퍼터링 또는 또 다른 적합한 기술에 의해 HTS 층 상에 증착되고, 구리 안정화제 층(505; copper stabilizer layer)이 전기도금 또는 또 다른 적합한 기술에 의해 테이프 상에 침착되며, 상기 구리 안정화제 층(505)은 종종 테이프를 완전히 밀봉(encapsulation)한다.
기재(501)는 제조 라인을 통해 공급될 수 있는 기계적 백본(mechanical backbone)을 제공하며, 후속 층의 성장을 허용한다. 완충제 스택(502)은, 그 위에 HTS 층을 성장시키기 위한 이축 텍스처화된 결정질 템플레이트(biaxially textured crystalline template)를 제공하기 위해 요구되며, 기재로부터 HTS로의 원소의 화학 확산 (이는 이의 초전도성 특성을 손상시킴)을 방지한다. 은 층(504)은 REBCO로부터 안정화제 층으로의 낮은 저항의 계면을 제공하기 위해 요구되고, 안정화제 층(505)은 ReBCO의 임의의 부분의 초전도성이 멈추는 ("정상(normal)" 상태에 들어가는) 경우 대안적인 전류 경로를 제공한다.
ReBCO 테이프들 사이의 이음부는 ReBCO 시스템의 중요한 성분이다. 초전도체의 폐루프(closed loop)를 사용하여 일정한 전류를 운반하고, 준영구 자석(quasi-permanent magnet)을 생성하는 "지속 모드" 시스템에 대해, 루프를 폐쇄시키기 위해 이음부가 요구된다. 모든 ReBCO 자석에 대해, 하나의 테이프의 제한된 길이 또는 기하구조 요구사항으로 인하여 이음부가 요구될 수 있다. 각각의 이음부의 저항은 자석의 총 저항에 추가된다. 지속 모드 작동의 경우, 저항은 5x10-12 Ω 미만이어야 하며, 모든 이음부에 대해, 보다 낮은 저항은 보다 큰 효율 및 감소된 극저온 부하(cryogenic load)를 낳을 것이다. 저온 초전도체 이음부는 통상의 제조 기술을 통해 10-13 Ω 이하의 저항을 가질 수 있지만, ReBCO 이음부의 화학적 및 구조적 요구사항은 이러한 낮은 저항이 얻기에 훨씬 더 어렵다는 것을 의미한다.
도 2a 내지 2c는 초전도성 테이프 또는 와이어의 다양한 연결 유형을 예시한다. 이음은, 2개의 초전도성 요소(211, 212)가 단부 대 단부(end-to-end)로 위치되는 "맞대기 이음(butt joint)" (도 2a), 2개의 초전도성 요소(221, 222)가 서로의 상부 상에 중첩되는 "겹치기 이음(lap joint)" (도 2b), 또는 2개의 초전도성 요소(231, 232)가 중간 초전도성 요소 또는 (233) (예를 들어, 땜납, 분말 또는 테이프 "브리지(bridge)" 조각)을 통해 연결되는 "간접 이음(indirect joint)" (도 2c)일 수 있다. 하이브리드 겹치기/맞대기 이음은 각각의 전도체가 완만한 각도(shallow angle)로 연마된 "스카프(scarf)" 구성, 또는 각각의 전도체가 일련의 톱니 모양의 단(step)으로 연마된 "계단" 구성을 사용하여 제조될 수 있으며, 연마된 영역들은 각각의 경우에 접촉하게 된다.
초전도성 이음부의 최신 상태에 대한 개요는 문헌 [Brittles, G., Mousavi, T., Grovenor, C., Aksoy, C. and Speller, S. (2015). Persistent current joints between technological superconductors. Superconductor Science and Technology, 28(9), p.093001]에 제시되어 있다.
초전도성 ReBCO 이음부의 제조에서의 어려움은 주로 2가지 요인으로부터 기인한다. 첫째, ReBCO는 산소에 대해 특히 높은 친화도를 갖지 않으며, 이를 쉽게 다른 재료에 넘겨줄 것이다. 이것이 은 층(504)이 ReBCO 테이프 상에 요구되는 이유이다. 임의의 저온 초전도체는 ReBCO로부터 산소를 제거하여(strip), 이음부에서 비(non)초전도성 영역을 낳을 것이다. 따라서, 임의의 ReBCO 이음부는 HTS-HTS이어야 한다. 그러나, 결합이 이루어지도록 충분히 ReBCO에서 원자 확산을 가능하게 하거나 또는 용융시키기 위해 요구되는 온도 (즉, "최소 연결 온도" 초과)에서, 산소는 대기압 이하 (및 더 높은 온도에서 심지어 더 높은 PO2)의 산소의 산소 분압 (PO2)에서 결정 밖으로 확산될 것이다.
둘째, ReBCO의 융점은 log(PO2) (Tair, F et al (2017), Melting temperature of YBaCuO and GdBaCuO at subatmospheric partial pressure, Journal of Alloys and Compounds, Volume 692, p 787-792)에 따라 달라진다. 대기압과 유사하거나 또는 이보다 더 큰 PO2에서, ReBCO의 융점은 보호 은 층의 융점보다 더 크다. 이는 높은 PO2에서 결합이 시도되는 경우 은 층이 용융되어 ReBCO 층 내로 확산되도록 하여, 이음부가 형성될 수 있기 전에 ReBCO 층의 파괴를 유발한다.
상기 문제점에도 불구하고 초전도성 ReBCO-ReBCO 이음부를 가능하게 하는 방법이 발견되었다 (Park, Y., Lee, M., Ann, H., Choi, Y. and Lee, H. (2014). A superconducting joint for GdBa2Cu3O7-δ-coated conductors. NPG Asia Materials, 6(5), p.e98). 연결되는 ReBCO 테이프들은 이를 화학적으로 용해시킴으로써 이의 은 층이 제거되고, 겹치기 이음 구성으로 면대면(face-to-face)으로 위치된다. 이음부는 10-2 Torr 미만의 PO2를 갖는 환경에서 대략 10 MPa의 압력에서 단축으로(uniaxially) 압축되어, ReBCO의 용융 온도가 은의 용융 온도보다 더 낮도록 한다. 850℃에서의 열 처리가 짧은 시간 (~1분) 동안 테이프에 적용되어 ReBCO 층들이 융합되도록 한다.
이 단계에서, 이음부에서의 ReBCO는 산소가 고갈될 것이고, 따라서 작동 조건 하에 비초전도성이 될 것이며, 이는 이음부가 전기 저항성이 될 것임을 의미한다. 이를 극복하기 위해, 이음부는 고 산소 환경 (500℃에서 PO2=5x103 Torr)에서 어닐링된다. 그러나, ReBCO로의 산소 확산은 기재 및 완충제층에 의해 제한된다. 이는 연결에 앞서 일련의 20 미크론 구멍을 갖는 ReBCO 테이프의 레이저 천공에 의해 완화될 수 있지만, 이 단계의 경우에도 어닐링은 매우 긴 시간, 대략 350시간이 걸린다.
어닐링 단계는 ReBCO의 사방정상에서 정방정상으로의 전이 온도 (이는 YBCO의 경우 530℃ 내지 580℃임 (PO2에 따라)) 미만에서 일어나야 한다. 이는 전형적으로 500℃에서 수행된다.
대안적인 방법은, 이음 공정 동안 중간(intermediate) ReBCO 막 또는 벌크 (선택적으로(optionally), 연결되는 테이프들에서의 ReBCO보다 더 낮은 융점을 가짐)를 인시튜(in-situ) 성장시켜, 2개의 테이프 사이에 브리지를 형성하는 것이다. 이는 테이프를 가로질러 압착 ReBCO 분말 또는 분말/결합제 슬러리를 위치시킴으로써 수행된다. 이것이 ReBCO 층을 형성할 것이지만, 이음 동안 인시튜 형성된 ReBCO 층은 텍스처화되지 않거나 또는 박리된 ReBCO 중에 존재하는 필요한 미세구조 특징을 가지지 않을 것이며, 따라서 보다 낮은 전류 밀도를 가질 것이다.
본 발명의 제1 측면에 따르면, ReBCO 테이프들 사이의 초전도성 이음부의 형성 방법이 제공된다. 2개 이상의 ReBCO 테이프가 제공되며, 각각은 노출된 ReBCO 영역을 갖는다. 노출된 ReBCO 층 및 상기 노출된 ReBCO 층 상의 산소 투과성 뒤붙임(oxygen-permeable backing)을 포함하는 브리지가 제공된다. 각각의 노출된 ReBCO 영역은, ReBCO의 최소 연결 온도 (TJ)가 은의 융점 (TAg) 미만이도록 산소의 분압이 충분히 낮은 환경에서 제1 온도 (T1)로 가열함으로써, 브리지의 노출된 ReBCO 층에 결합되며, 제1 온도 (T1)는 ReBCO의 최소 연결 온도 (TJ) 및 은의 융점 (TAg) 사이이다 (TJ<T1<TAg). 생성된 이음부는, 산소의 분압이 제2 온도 (T2)에서 ReBCO를 재산소화하기에 충분한 환경에서 시간 (t) 동안 ReBCO의 사방정상에서 정방정상으로의 전이 온도 (TR) 미만인 제2 온도 (T2) (T2<TR)에서 어닐링된다.
제2 측면에 따르면, ReBCO 테이프들 사이의 초전도성 이음부의 형성 방법이 제공된다. ReBCO 테이프들 중 적어도 하나는, ReBCO 층의 각 측 상에서 각각의 은 층에 결합된 ReBCO 층을 포함하는 박리된 ReBCO 테이프이다. 각각의 테이프 상에 노출된 ReBCO 영역을 생성하기 위해 각각의 ReBCO 테이프 상의 연결되는 영역으로부터 은 층이 화학적으로 제거된다. 노출된 ReBCO 영역은, ReBCO의 최소 연결 온도 (TJ)가 은의 융점 (TAg) 미만이도록 산소의 분압이 충분히 낮은 환경에서 제1 온도 (T1)로 가열함으로써 서로에 결합되며, 제1 온도 (T1)는 ReBCO의 최소 연결 온도 (TJ) 및 은의 융점 (TAg) 사이이다 (TJ<T1<TAg). 생성된 이음부는, 산소의 분압이 제2 온도 (T2)에서 ReBCO를 재산소화하기에 충분한 환경에서 시간 (t) 동안 ReBCO의 사방정상에서 정방정상으로의 전이 온도 (TR) 미만인 제2 온도 (T2) (T2<TR)에서 어닐링된다.
제3 측면에 따르면, 노출된 ReBCO 층 및 상기 노출된 ReBCO 층 상의 산소 투과성 뒤붙임을 포함하는 브리지를 포함하는 이음부에 의해 연결된 2개의 ReBCO 테이프를 포함하는 초전도성 전류 운반체가 제공되며, 여기서 노출된 ReBCO 층은 각각의 테이프의 ReBCO 층에 결합된다.
제4 측면에 따르면, 이음부에 의해 연결된 2개의 ReBCO 테이프를 포함하는 초전도성 전류 운반체가 제공되며, 여기서 ReBCO 테이프들 중 적어도 하나는, ReBCO 층의 각 측 상에서 각각의 은 층에 결합된 상기 ReBCO 층을 포함하는 박리된 ReBCO 테이프이고, 각각의 테이프의 ReBCO 층은 이음부에서 결합된다.
제5 측면에 따르면, 제3 또는 제4 측면에 따른 초전도성 전류 운반체를 포함하는 계자 코일(field coil)이 제공된다.
도 1은 ReBCO 테이프의 모식도이고;
도 2a 내지 2c는 ReBCO 테이프들 사이의 이음부의 모식도이고;
도 3은 ReBCO 테이프를 박리하는 공정의 모식도이고;
도 4는 ReBCO 테이프들 사이의 이음부의 형성 공정의 모식도이고;
도 5는 ReBCO 테이프들 사이의 간접 이음부의 형성 공정의 모식도이다.
도 2a 내지 2c는 ReBCO 테이프들 사이의 이음부의 모식도이고;
도 3은 ReBCO 테이프를 박리하는 공정의 모식도이고;
도 4는 ReBCO 테이프들 사이의 이음부의 형성 공정의 모식도이고;
도 5는 ReBCO 테이프들 사이의 간접 이음부의 형성 공정의 모식도이다.
ReBCO 테이프의 제조에서의 최근의 발전은 ReBCO의 긴 구획(section)이 "박리되도록" - 즉 기재 층으로부터 무손상(intact)으로 제거되도록 하였다. 이 공정은 도 3에 예시되어 있다. ReBCO 테이프(301) (여기에서 이는 기재(311), 완충제 스택(312), ReBCO 층(313) 및 은 층(314)을 포함하는 것으로, 즉 안정화제 층은 없는 것으로 도시됨)가 상기 공정으로 공급되고, 기재(311) 및 완충제 스택(312)은 벗겨져 "박리된" ReBCO 층(313) 및 은 314(층)을 남긴다. 뒤붙임 적층체(315; backing lamination)가 은 층에 도포되어, 상기 공정 동안 박리되는 ReBCO를 지지한다. 뒤붙임 적층체(315)는 박리 후 제거될 수 있다. 그러나, 은 층은 다수의 응용에 대해 충분히 기계적으로 강건하지(robust) 않을 수 있기 때문에, 뒤붙임 적층체(315)는 박리된 ReBCO의 구조적 특성을 개선한다. ReBCO 층(313)은 ReBCO 테이프로부터 유래하기 때문에, 이는 완전히 텍스처화될 것이며, 본래 테이프와 유사한 초전도성 특성을 가질 것이다.
박리된 ReBCO가 표준 전류 운반 테이프로서 사용되어야 하는 경우, 노출된 ReBCO 면에 제2 은 층이 도포될 것이며, 상기 테이프는 안정화제 층 내에 밀봉되어, 박리된 HTS 테이프를 형성할 것이다. 그러나, 하나의 은 층을 갖는 박리된 ReBCO를 사용하여, 개선된 ReBCO-ReBCO 이음부를 제조할 수 있다. 은 층(314)은 산소에 대해 투과성이고, 뒤붙임 적층체(315)는 산소 투과성 재료, 예컨대 은으로부터 제조될 수 있다 (이는 기재(311)와 동일한 구조적 제한을 갖지 않기 때문에). 따라서, 박리된 ReBCO가 ReBCO-ReBCO 이음부에 사용되는 경우, ReBCO로의 산소 확산은 2개의 "기재형(substrated)" HTS 테이프 (즉, 여전히 기재가 부착된 ReBCO 테이프)들 사이의 이음부에 대해서보다 상당히 더 빠를 것이다. 박리된 ReBCO가 연결되는 1개 이상의 박리된 테이프에 사용되어야 하는 경우, 은 층을 화학적으로 제거하는 단계에 대한 필요성을 제거하기 위해, 연결되는 영역을 제외하고 테이프에 제2 은 층 및 안정화제 층이 도포될 수 있다. 박리된 HTS 테이프는 각각의 면 상에 은 층을 갖는 ReBCO 층을 포함하는 반면, 종래 HTS 테이프는, 하나의 면 상에 은 층을 갖고 나머지 다른 면 (이는 기재에 연결됨) 상에 산화물 완충제 스택을 갖는 ReBCO 층을 포함하는 점에서, 박리된 테이프는 종래 ReBCO 테이프와 구조적으로 상이하다.
이는, 도 4에 도시된 바와 같이 각각 ReBCO 층(413) 및 2개의 은 층(414)을 포함하는 2개의 박리된 HTS 테이프들 사이의 이음부로서 달성될 수 있다:
· 단계(401): 연결되는 영역에서 박리된 HTS 테이프(41a)의 일측으로부터 은 층이 화학적으로 제거되거나 (401a), 또는 박리된 HTS 테이프(41b)에 일측 상에 불완전한 은 층이 제공되어 (401b), 연결되는 영역(42)에서의 ReBCO가 노출된 상태로 남아있게 한다;
· 단계(402): 노출된 ReBCO 영역(42)들은 접촉하게 되고, ReBCO의 최소 연결 온도 TJ (PO2=0.01 Torr에서 대략 800℃) 초과이지만 은의 융점 TAg (표준 압력에서 961℃) 미만의 온도 T에서 저 산소 환경 (PO2 < 대략 200 Torr)에서 열 처리된다;
· 단계(403): 연결된 HTS 테이프는 ReBCO로 산소를 회복시키기 위해 ReBCO의 사방정상에서 정방정상으로의 전이 온도 (PO2에 따라 530℃ 내지 560℃) 미만에서 산소 풍부 환경에서 어닐링된다.
주어진 예시적인 온도는 YBCO에 대한 것이며, 다른 희토류 원소에 대해 상이할 것이다.
어닐링 단계는 기재형 HTS 테이프에 대한 것보다 상당히 더 빠를 것이다. 정확한 시간은 사용된 온도 및 PO2에 따라 달라질 것이지만, 5시간 미만의 시간이 달성가능하며, 1기압 (760 Torr)에서 순수한 산소 중 500℃에서의 공정은 대략 1시간이 걸릴 것이다. 이는 선행기술의 방법에 의해 요구되는 350시간에 비해 상당한 개선이다.
유사한 방법에 의해, 박리된 HTS 테이프 및 기재형 HTS 테이프 사이의 이음부가 형성될 수 있다.
추가의 대안으로서, 연결되는 테이프들 사이의 "브리지"로서 산소 투과성 뒤붙임 (즉, 단지 은, 또는 은에 추가하여 산소 투과성 뒤붙임 층(315))을 갖는 박리된 ReBCO를 사용함으로써, 박리된 HTS 테이프 및 기재형 HTS 테이프의 임의의 조합 사이에 간접 이음부가 형성될 수 있다.
각각 ReBCO 층(513), 은 층(514) 및 기재(511)를 포함하는 2개의 기재형 HTS 테이프들 사이의 간접 이음부의 형성 방법은 도 5에 도시되어 있다.
· 단계(501): 은 층은 연결되는 영역에서 기재형 HTS 테이프(51)로부터 화학적으로 제거되어, 연결되는 영역에서의 ReBCO가 노출된 상태(52)로 남아있게 한다.
· 단계(502): 기재형 HTS 테이프(51)의 ReBCO는 산소 투과성 뒤붙임(53)을 갖는 박리된 ReBCO의 구획의 ReBCO와 접촉하게 되고, 이음부는 ReBCO의 최소 연결 온도 TJ (PO2<0.01 Torr에서 대략 800℃) 초과이지만 은의 융점 TAg (961℃) 미만의 온도 T에서 저 산소 환경 (PO2 < 대략 200 Torr)에서 열 처리된다.
· 단계(503): 이음부는 ReBCO로 산소를 회복시키기 위해 ReBCO의 사방정상에서 정방정상으로의 전이 온도 (PO2에 따라 530℃ 내지 560℃) 미만의 산소 풍부 환경에서 어닐링된다.
산소 투과성 뒤붙임을 갖는 박리된 ReBCO에, 연결되는 측 상에 보호 은 층 (저장 및 수송을 위해)이 제공될 수 있으며, 이 경우 이 층은 단계(501)에서 제거될 수 있다.
단계(403) 및 (503)에서 "산소 풍부 환경"은 ReBCO의 재산소화를 유발하기에 충분한 PO2, 예를 들어 대기압 수준 (0.21 atm = 160 Torr) 초과의 PO2 또는 1 atm (=720 Torr) 초과의 PO2를 갖는 환경이다. 요구되는 최소의 PO2는 어닐링 단계에 사용되는 온도에 따라 달라질 것이며, 더 높은 온도는 더 큰 PO2를 요구한다.
도 5의 실시예는 단지 2개의 테이프가 선형 구성으로 연결되는 것을 나타내지만, 다수의 테이프가 다양한 구성으로 연결될 수 있다는 것을 알 것이다.
단계(401a) 또는 (501)에서 은 층의 화학적 제거는 ReBCO에 영향을 미치지 않으면서 은 층을 제거할 임의의 적합한 수단에 의해 달성될 수 있다. 예를 들어, KI+I:H2O 용액을 사용하여, 구리 안정화제가 없는 테이프 상의 은 층을 용해시킬 수 있다. 구리 안정화제를 갖는 테이프에 대해서는, FeCl3 용액을 사용하여 구리를 용해시킨 다음, H2O2:NH4OH 용액을 사용하여, 상기 반응에 의해 형성된 염화은 뿐만 아니라 남아 있는 은 층을 제거할 수 있다.
Claims (13)
- 하기 단계를 포함하는, ReBCO 테이프들 사이의 초전도성 이음부(superconducting joint)의 형성 방법:
각각 노출된 ReBCO 영역을 갖는 2개 이상의 ReBCO 테이프를 제공하는 단계;
노출된 ReBCO 층 및 상기 노출된 ReBCO 층 상의 은 뒤붙임(silver backing)을 포함하는 브리지(bridge)를 제공하는 단계;
ReBCO의 최소 연결 온도 (TJ)가 은의 융점 (TAg) 미만이도록 산소의 분압이 충분히 낮은 환경에서 제1 온도 (T1)로 가열함으로써, 각각의 상기 노출된 ReBCO 영역을 상기 브리지의 상기 노출된 ReBCO 층에 결합시키는 단계로서, 상기 제1 온도 (T1)는 상기 ReBCO의 최소 연결 온도 (TJ) 및 상기 은의 융점 (TAg) 사이인 (TJ<T1<TAg), 단계;
생성된 이음부를, 산소의 분압이 제2 온도 (T2)에서 상기 ReBCO를 재산소화하기에 충분한 환경에서 시간 (t) 동안 ReBCO의 사방정상에서 정방정상으로의 전이 온도 (TR) 미만인 상기 제2 온도 (T2) (T2<TR)에서 어닐링하는 단계. - 제1항에 있어서, 상기 노출된 ReBCO 층이 텍스처화된(textured) ReBCO 층인 형성 방법.
- 제2항에 있어서, 상기 브리지를 제공하는 단계가 하기 단계를 포함하는, 형성 방법:
기재, 완충제 스택(butter stack), ReBCO 층 및 은 층을 갖는 ReBCO 테이프를 제공하는 단계;
상기 ReBCO 테이프로부터 상기 기재 및 완충제 스택을 제거하는 단계. - 제2항에 있어서, 상기 브리지를 제공하는 단계가 하기 단계를 포함하는, 형성 방법:
ReBCO 층 및 상기 ReBCO 층의 각 측에 각각의 은 층을 갖는 ReBCO 테이프를 제공하는 단계;
상기 ReBCO 층의 일측으로부터 상기 은 층을 제거하는 단계. - 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 각각 노출된 ReBCO 영역을 갖는 상기 2개 이상의 ReBCO 테이프를 제공하는 단계가, 상기 ReBCO 테이프들 중 적어도 하나에 대해, 상기 노출된 ReBCO 영역을 형성하기 위해 상기 ReBCO 테이프로부터 은 층을 화학적으로 제거하는 단계를 포함하는, 형성 방법.
- ReBCO 테이프들 사이의 초전도성 이음부의 형성 방법으로서, 상기 형성 방법은
ReBCO 층의 각 측 상에서 각각의 은 층에 결합된 상기 ReBCO 층을 포함하는 박리된 ReBCO 테이프인 제1 ReBCO 테이프를 제공하는 단계;
ReBCO 층의 적어도 일측 상에서 은 층에 결합된 상기 ReBCO 층을 포함하는 제2 ReBCO 테이프를 제공하는 단계;
각각의 테이프 상에 노출된 ReBCO 영역을 생성하기 위해, 상기 각각의 제1 및 제2 ReBCO 테이프 상의 연결되는 영역으로부터 상기 은 층을 화학적으로 제거하는 단계;
상기 ReBCO의 최소 연결 온도 (TJ)가 은의 융점 (TAg) 미만이도록 산소의 분압이 충분히 낮은 환경에서 제1 온도 (T1)로 가열함으로써, 상기 노출된 ReBCO 영역들을 서로에 결합시키는 단계로서, 상기 제1 온도 (T1)는 상기 ReBCO의 최소 연결 온도 (TJ) 및 상기 은의 융점 (TAg) 사이인 (TJ<T1<TAg), 단계;
생성된 이음부를, 산소의 분압이 제2 온도 (T2)에서 상기 ReBCO를 재산소화하기에 충분한 환경에서 시간 (t) 동안 ReBCO의 사방정상에서 정방정상으로의 전이 온도 (TR) 미만인 상기 제2 온도 (T2) (T2<TR)에서 어닐링하는 단계를 포함하고,
상기 시간 (t)가 5시간 미만인 형성 방법. - 제6항에 있어서, 상기 제2 ReBCO 테이프가 상기 은 층 대향의 상기 제2 ReBCO 층의 측 상에 완충제 스택 및 기재를 포함하는, 형성 방법.
- 제6항에 있어서, 상기 제2 ReBCO 테이프가 상기 제2 ReBCO 테이프의 나머지 다른 측 상에 추가의 은 층을 포함하는, 형성 방법.
- 제1항 또는 제6항에 있어서, 상기 시간 (t)가 1시간 미만인 형성 방법.
- 제1항 또는 제6항에 있어서, 상기 산소의 분압이 제2 온도 (T2)에서 상기 ReBCO를 재산소화하기에 충분한 환경이 순수한 산소 환경인 형성 방법.
- 브리지를 포함하는 이음부에 의해 연결된 2개의 ReBCO 테이프를 포함하는 초전도성 전류 운반체(superconducting current carrier)로서,
상기 브리지는 노출된 ReBCO 층 및 상기 노출된 ReBCO 층 상의 은 뒤붙임을 포함하며;
상기 노출된 ReBCO 층은 각각의 상기 ReBCO 테이프의 ReBCO 층에 결합된, 초전도성 전류 운반체. - 이음부에 의해 연결된 2개의 ReBCO 테이프를 포함하는 초전도성 전류 운반체로서, 상기 ReBCO 테이프들 중 적어도 하나는, ReBCO 층의 각 측 상에서 각각의 은 층에 결합된 상기 ReBCO 층을 포함하는 박리된 ReBCO 테이프이며, 각각의 테이프의 상기 ReBCO 층은 상기 이음부에서 결합된, 초전도성 전류 운반체.
- 제11항 또는 제12항에 따른 초전도성 전류 운반체를 포함하는 계자 코일(field coil).
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