[發明專利]一種復合超導材料的制備方法

在審

• 申請號: 201510949665.1
• 申請日: 2015-12-18
• 公開（公告）號: CN105609212A
• 公開（公告）日: 2016-05-25
• 發明（設計）人: 朱正良
• 申請（專利權）人: 常熟市東方特種金屬材料廠
• 主分類號: H01B13/00
• 分類號: H01B13/00;H01B12/06
• 代理公司: 北京瑞思知識產權代理事務所(普通合伙) 11341
• 代理人: 張建生

技術領域

本發明涉及材料制備領域，特別是涉及一種復合超導材料的制備方法。

背景技術

超導是物理世界中最奇妙的現象之一。一般超導合金在接近絕對零度時電阻降為零進入超導態，高溫超導則是指材料在某個相對較高的臨界溫度電阻突降至零，它具有完全不同的物理機理和更廣闊的應用前景。1986年，物理學家發現了銅氧化物高溫超導體，該工作于次年便獲得了諾貝爾物理學獎。自此，科學家們對新高溫超導材料的探索就從未停止過，在不斷追求更高臨界溫度的同時，物理學家們一直在努力揭示其中的機理。目前，世界上幾乎所有發達國家都有研究機構從事高溫超導方面的研究。一方面，對高溫超導機理的探索吸引著眾多物理學家的關注；另一方面，由于能源和其他特殊需求，工業界對超導技術寄予厚望，但由于一般超導合金的臨界溫度接近絕對零度，制冷的原因導致應用上障礙重重，高溫超導則是眾人期待的未來出路之一。

稀土鋇銅氧（REBa1+xCu3O7-y，其中RE為稀土元素如Y、Gd、Sm等，0.5≤x≤1，0<y<0.5）高溫超導膜是第二代高溫超導導線（又被稱為涂層導體）的核心組成部分，它在液氮溫度（77K）具有極高的自場臨界電流密度(一般高于1MA/cm2)，并且適合在高磁場環境下應用。目前制備高溫超導膜的技術主要包括化學溶液沉積和一些真空沉積方法，其中化學溶液沉積技術由于不需要昂貴的真空設備，非常有利于降低生產成本，并且通過該技術制備的高溫超導膜具有優良的性能，同時該技術化學計量比易于精細調節、成膜均勻性好、成相純度高、沉積速率高、對基底的形狀和尺寸選擇范圍很寬。因此，化學溶液沉積技術被認為是發展低成本、高性能的第二代高溫超導導線產業化制備的核心技術之一。

發明內容

本發明主要解決的技術問題是提供一種復合超導材料的制備方法，能夠獲得表面致密平整、超導性能優良的高溫超導膜。

為解決上述技術問題，本發明采用的一個技術方案是：提供一種復合超導材料的制備方法，具體步驟包括：

（100）、制備前驅液：將稀土金屬鹽、鋇鹽和銅鹽按比例稱量并混合，并于室溫分散于溶劑中，配制得到前驅物母體；所述前驅物母體中加入聚合物，采用磁力攪拌器進行攪拌，得到第一前驅液；

（200）、第一層涂覆：選擇一超導基材，在所述超導基材上采用提拉方法涂覆步驟（100）所得到的第一前驅液；

（300）、加熱成膜：將步驟（200）得到的涂覆前驅液的超導基體放入熱處理爐中，先進行低溫處理30分鐘，再進行高溫處理150分鐘，最后再低溫處理20分鐘，在基材上形成YBCO超導層；

（400）、第二層涂覆成膜：將含有金屬離子的第二前驅液涂覆在步驟（300）所形成的YBCO超導層上，進行燒結，形成導電金屬氧化膜；

（500）、第三層涂覆：在步驟（400）得到的導電金屬氧化膜上涂覆步驟（100）所得到的第一前驅液；

（600）、重復步驟（300），形成第二層YBCO超導層。

在本發明一個較佳實施例中，所述超導基材為氧化鎂單晶基片。

在本發明一個較佳實施例中，所述超導基材的表面粗糙度小于2×10^-10m。

在本發明一個較佳實施例中，所述超導基材為氧化物單晶基片。

在本發明一個較佳實施例中，所述金屬氧化物為氧化釔或氧化鎂。

本發明的有益效果是：本發明復合超導材料的制備方法，能夠獲得表面致密平整、超導性能優良的高溫超導膜。

具體實施方式

下面對本發明的較佳實施例進行詳細闡述，以使本發明的優點和特征能更易于被本領域技術人員理解，從而對本發明的保護范圍做出更為清楚明確的界定。

本發明一種復合超導材料的制備方法，具體步驟包括：

（100）、制備前驅液：將稀土金屬鹽、鋇鹽和銅鹽按比例稱量并混合，并于室溫分散于溶劑中，配制得到前驅物母體；所述前驅物母體中加入聚合物，采用磁力攪拌器進行攪拌，得到第一前驅液；

（200）、第一層涂覆：選擇一超導基材，在所述超導基材上采用提拉方法涂覆步驟（100）所得到的第一前驅液；

（300）、加熱成膜：將步驟（200）得到的涂覆前驅液的超導基體放入熱處理爐中，先進行低溫處理30~160分鐘，再進行高溫處理150~200分鐘，最后再低溫處理20~30分鐘，在基材上形成YBCO超導層；