[發明專利]一種復合碳納米管超導芯線材結構及其制備方法

在審

• 申請號: 201710209378.6
• 申請日: 2017-03-31
• 公開（公告）號: CN108666046A
• 公開（公告）日: 2018-10-16
• 發明（設計）人: 肖德元
• 申請（專利權）人: 上海新昇半導體科技有限公司
• 主分類號: H01B12/04
• 分類號: H01B12/04;H01B12/16;H01B13/00;H01B13/22;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 上海光華專利事務所(普通合伙) 31219
• 代理人: 余明偉

本發明提供一種復合碳納米管超導芯線材結構及其制備方法，所述復合碳納米管超導芯線材結構，包括：超導體芯線材；包裹所述超導體芯線材的金屬層；以及包裹所述金屬層的碳納米管層。本發明的復合碳納米管超導芯線材結構，具備超強的抗失超、抗拉能力。當發送超導體失超時，由于碳納米管層具備優越的導電及導熱能力，可以將輸電線線上的大電流及時導通輸送，并且及時散發掉熱量，使超導體快速恢復超導電性，使輸電線路更加安全可靠。

技術領域

本發明涉及半導體技術領域，特別是涉及一種復合碳納米管超導芯線材結構及其制備方法。

背景技術

目前，超導體已經廣泛應用在日常生活的方方面面。例如，它們是核磁共振成像儀器和磁懸浮列車中的必要組件；還可用于制造傳輸和儲存能量長達數百萬年的電力線路及裝置等等。

傳統輸電電纜由于受電阻影響，電流密度只有300－400A/cm²，而高溫超導電纜的電流密度可超過10000A/cm²，其傳輸容量比傳統電纜要高5倍左右，功率損耗僅相當于后者的百分之四十，可以極大地提高電網的效率、輸配電密度、穩定性、可靠性及安全性，改善電能質量。

但是超導輸電電纜存在失超問題，影響輸電安全。

中國專利申請號為201410023199.X的一篇專利文獻公開了一種適用于高溫超導磁體技術的高溫超導導體結構，包括有高溫超導帶組件、穩定銅基材、不銹鋼結構增強層、液態氣體冷卻孔、超導帶組件固定層和導體絕緣結構。能夠在滿足液氦以上溫區大電流穩定傳輸的前提下，實現多層高溫超導帶的疊加繞制成型；同時，可以滿足高溫超導體在運行時的低溫冷卻、結構強度和失超安全卸載等要求，其特殊結構特點可以保證高溫導體在失超等故障情況下電流的安全泄放，最終可以作為裝配導體運用于高溫超導磁體。然而，這種高溫超導導體結構十分復雜。

針對目前傳統超導輸電電纜存在抗失超、抗拉能力較弱等問題，實有必要提出一種新的超導體結構和技術以解決或改善這些問題。

發明內容

鑒于以上所述現有技術，本發明的目的在于提供一種復合碳納米管超導芯線材結構及其制備方法，用于解決現有技術中的傳統超導輸電電纜存在抗失超、抗拉能力較弱等問題。

為實現上述目的及其他相關目的，本發明提供一種復合碳納米管超導芯線材結構，包括：

超導體芯線材；

包裹所述超導體芯線材的金屬層；

以及包裹所述金屬層的碳納米管層。

可選地，所述超導體芯線材采用的材料為NbTi。

可選地，所述超導體芯線材的直徑為1μm～1mm。

可選地，所述金屬層采用的材料為銅或銀。

可選地，所述金屬層厚度為4.5μm～4.5mm。

可選地，所述碳納米管層為單層或多層碳納米管薄膜。

為實現上述目的及其他相關目的，本發明還提供一種復合碳納米管超導芯線材結構的制備方法，包括以下步驟：

提供表面包裹有金屬層的超導體芯線材；

采用化學氣相沉積的方法在所述金屬層表面形成包裹所述金屬層的碳納米管層。

可選地，所述超導體芯線材采用的材料為NbTi。

可選地，所述金屬層采用的材料為銅或銀。

可選地，采用化學氣相沉積的方法在所述金屬層表面形成包裹所述金屬層的碳納米管層，包括以下步驟：

將所述金屬層加熱至800-1200℃；