[發明專利]一種基于FeSe的鐵基超導材料及其制備方法

無效

• 申請號: 201110103818.2
• 申請日: 2011-04-25
• 公開（公告）號: CN102142302A
• 公開（公告）日: 2011-08-03
• 發明（設計）人: 張現平;馬衍偉;高召順;王棟樑;王春雷;王雷;齊彥鵬
• 申請（專利權）人: 中國科學院電工研究所
• 主分類號: H01B12/06
• 分類號: H01B12/06;H01B13/00
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 關玲

技術領域

本發明涉及一種基于FeSe的鐵基超導線材、帶材或薄膜及其制備方法。

背景技術

鐵基化合物超導材料是一種新近發現的化合物超導體[Kamihara?Y.et?al.，Iron-based?layered?superconductor?LaO_1-xF_xFeAs(x＝0.05-0.12)with?T_c＝26K.J.Am.Chem.Sco.130，3296-3297(2008)]，其超導轉變溫度據預測有望達到100K，性能明顯優于目前應用的Nb系超導材料和Bi系超導材料，是一種在20-90K范圍內具有極大應用前景的新型超導材料。與氧化物高溫超導材料相比，鐵基化合物超導材料的晶體結構更為簡單，上臨界場高，各向異性小，可以在強磁場下承載較高的臨界電流密度。同時，相對于氧化物高溫超導材料，鐵基化合物超導體的加工性能優良，因此鐵基化合物超導材料的制備受到國際上的廣泛關注。在鐵基化合物的超導電性發現的短世間內，相繼有多個國家和地區的研究機構投入到鐵基超導體的研究中。2010年10月，中國科學院的科學家通過在FeSe層中插入K，得到名義成分K_0.8Fe₂Se₂的超導體，超導轉變溫度超過30K，開辟了鐵基超導體研究的新領域。相對于“1111”、“11”，以及其他“122”體系的鐵基超導體，K_0.8Fe₂Se₂超導體具有各向異性小、上臨界場高、結構簡單、無毒性等優點，是非常有利于實用化的一種鐵基超導材料。同時人們還發現，通過元素替代或化學摻雜，與其相同晶體結構的分子式為A_xFe_2-yT_ySe₂同樣表現出良好的超導特性和應用特性。

發明內容

本發明的目的是為了滿足鐵基化合物超導材料工程應用需要，提供一種具有較高超導性能的鐵基超導材料及其制備方法，所述的鐵基超導材料包括線材、帶材、或薄膜。

本發明鐵基超導材料包括基體部分和超導部分，所述的基體部分是用于增加最終超導材料產品機械強度的部分，如線材的外包套、薄膜的基片、基帶等，本發明鐵基超導材料的基體部分的材料為金屬或其它基體材料，如工程塑料、紡織品。本發明的超導部分由不含As元素的K_0.8Fe₂Se₂構成，或由與K_0.8Fe₂Se₂相同晶體結構的A_xFe_2-yT_ySe₂超導相構成。

本發明超導線材料的制備方法為：

1.將按照化學式A_xFe_2-yT_ySe₂配制的原料粉末充分混合，上述化學式中：A為選自K、Rb、Cs、Ba、Sr中的一種或多種元素；T為選自Mn、Co、Ni、Ru中的元素；x＝0-1；y＝0-2；

將上述混合均勻的原料以裝管、涂覆、濺射、或者蒸鍍等工藝附著在基體的芯部或表面，組裝成復合體；

2.將組裝的所述復合體經拉線、軋帶、或者制膜，得到超導線材、帶材或薄膜；

3.將經步驟2加工所得的超導線材、帶材或薄膜置于退火爐中，控制退火爐內氣氛為真空或惰性氣氛，然后將所述的線材、帶材或薄膜在400-1500℃的溫度下保溫0.05-100小時，控制降溫速度1℃/min-100℃/min，得到本發明鐵基超導線材、帶材或薄膜。

本發明的鐵基超導線材、帶材、或薄膜的超導部分由K_0.8Fe₂Se₂或與其相同晶體結構的A_xFe_2-yT_ySe₂超導相構成，并且在溫度低于某一值時具有零電阻。

本發明所制備的鐵基超導線材、帶材、或薄膜具有各向異性小、上臨界場高、結構簡單、無毒性等優點，非常有利于實用化。

附圖說明

附圖為K_0.8Fe₂Se₂樣品的電阻-溫度轉變曲線。

具體實施方式

一種基于FeSe的鐵基超導線材、帶材、或薄膜的制備方法，其制備過程為：