[發明專利]具有臨界電流各向異性的帶狀超導體

有效

• 申請號: 201110102632.5
• 申請日: 2011-04-25
• 公開（公告）號: CN102254619A
• 公開（公告）日: 2011-11-23
• 發明（設計）人: A·烏蘇斯金;K·施倫格
• 申請（專利權）人: 布魯克HTS有限公司
• 主分類號: H01B12/06
• 分類號: H01B12/06;H01B13/00
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 高青

技術領域

本發明涉及帶狀超導體，其包含：

-細長基板，尤其是金屬帶；以及

-沉積在基板上的尤其是HTS型材料的連續超導層。

背景技術

這樣的超導體可從A.Usoskin等人所著的IEEE?Trans.On?App.Supercond.17(2)，第3235-3238頁(2007)中了解到。

超導體可以沒有歐姆損耗地傳輸電流。然而，實際上，超導體可能遭受其它類型的損耗。這些損耗會加熱超導體，當達到臨界溫度T_c時，這可能使超導體變成正常導電。即使超導體停留在超導上，這些損耗也增加了用于使超導體保持在T_c以下的冷卻成本(例如，液氦或液氮的消耗)。因此，一般說來，優選的是損耗低的超導體。

超導體中的損耗尤其可能由磁滯效應引起。當超導體經歷磁場時，超導體擠出磁通線(“完全抗磁性”)，其中在超導體中感應電流回路，生成相反磁場。當磁場發生變化時，電流回路再次消失并耗散掉它們的能量，這加熱超導體，并感應其它電流回路。

由于許多原因，超導體可能經歷交變(變化)磁場，例如，超導體可能工作在(例如，電動機中的)旋轉磁體附近，或者超導體承載在超導體附近引起交變自場的交變電流(ac電流)。

為了降低超導體中由交變磁場引起的損耗(“ac損耗”)，已經建議將超導體分解成細絲，有關內容請參看EP?2131407A1。這種手段很適合低溫超導材料，其中可以容易地將細絲嵌入金屬基體中。

對于臨界溫度T_c在30K以上的高溫超導(HTS)材料，尤其是陶瓷超導材料，常見的是制備帶狀超導體(也叫做涂層導體)，其中，通常通過MOCVD(金屬有機化學氣相沉積)、MOD(金屬有機沉積)、或PLD(脈沖激光沉積)，使超導層沉積在細長的非超導基板(諸如幾米長的不銹鋼帶)上。在這些過程中，在細長基板上制備分開的超導材料帶是相當困難的。

EP?0465326B1報告了沉積在SrTiO3單晶基板上的外延YBCO膜，它在臨界電流密度方面呈現磁場感應的各向異性。為了消除磁場感應的各向異性，提出了多層結構。

發明內容

本發明的目的是提供具有降低的ac損耗的帶狀超導體。

依照本發明，這個目的通過如在開頭介紹的帶狀超導體來實現，其特征在于，

I_c^||/I_c^⊥≥1.5，

其中，I_c^||是連續超導層的與基板平行并與基板的細長方向平行的臨界電流寬度密度，以及I_c^⊥是連續超導層的與基板平行并與基板的細長方向垂直的臨界電流寬度密度。臨界電流寬度密度在這里表示連續超導層的每單位寬度臨界電流。后一個值也例行地用超導層的每厘米寬度臨界電流來表達。

本發明人發現，呈現臨界電流寬度密度各向異性的超導層與各向同性超導層相比，顯示出不同的ac損耗行為。

當超導層(膜)暴露于低交變磁場強度時，在各向異性和各向同性超導層兩者中損耗都較低，在各向異性超導層中損耗稍高。在較大交變磁場強度的情況下，在各向異性和各向同性超導層兩者中損耗都增大。然而，在各向異性超導層中，損耗的增大較不明顯，使得各向異性超導層中的ac損耗顯著低于相同尺寸的各向同性樣本中的ac損耗。本發明人在許多次實驗中獲得降低到原來的1/2-1/3的損耗。

因此，本發明建議在帶狀(帶型)超導體的超導層中引入每厘米寬度臨界電流的各向異性。一般說來，為了保持超導體的大電流承載能力，較大的每厘米寬度臨界電流應該沿著細長基板方向，而較小臨界電流應該跨過基板的寬度。