[發明專利]一種REBCO超導帶材及其制備方法

在審

• 申請號: 201810265065.7
• 申請日: 2018-03-28
• 公開（公告）號: CN108538491A
• 公開（公告）日: 2018-09-14
• 發明（設計）人: 章曙東;韓志晨;陳一民
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: H01B12/06
• 分類號: H01B12/06;H01B13/00;H01B13/22
• 代理公司: 北京易捷勝知識產權代理事務所(普通合伙) 11613
• 代理人: 韓國勝

本發明涉及一種REBCO超導帶材及其制備方法，其中，REBCO超導帶材包括中心層和設在中心層兩側的第一穩定層、第二穩定層，中心層包括由下而上設置的基底層、緩沖層和超導層，第一穩定層和第二穩定層將中心層包覆起來，第一穩定層設在靠近超導層的一側，第二穩定層設在靠近基底層的一側，且第一穩定層的電阻小于第二穩定層的電阻。本發明的REBCO超導帶材能夠解決總限流電阻與耐沖擊電流性能之間的矛盾。

技術領域

本發明屬于高溫超導帶材領域，具體涉及一種REBCO超導帶材及其制備方法。

背景技術

由稀土(Re)、鋇(Ba)、銅(Cu)、氧(O)元素組成的第二代的高溫超導材料，統寫為REBCO，可以在較高的溫度與磁場下使用，在性能上具有明顯優勢。目前REBCO超導帶材是近年發展起來的極具應用前景的高溫超導帶材，其典型結構包括兩個對稱設置的穩定層和夾設在穩定層之間的中心層，且中心層一般包括基底層、緩沖層和超導層。同時REBCO超導帶材正在被越來越多地應用在超導電力設備中，在高溫超導限流器、超導電纜、超導儲能、超導變壓器、超導電機以及超導加熱器等領域具有廣闊的應用前景。

其中，高溫超導限流器分為電阻型、電抗型、飽和鐵芯型、橋路型和磁屏蔽型等。目前得到廣泛研究的主要是電阻型超導限流器，這種超導限流器集檢測、觸發和限流于一體，反應速度快，正常運行時損耗低，能自動復位，克服了常規熔斷器只能使用一次的缺點。同時當線路的電流超過超導體的臨界電流時，超導體轉變為常導體，從而在線路中迅速串入一個阻抗，這時短路電流就會被有效的限制，極大地提高了現有電網的穩定性，并改善供電的可靠性和安全性，降低電網成本。

高溫超導限流器用REBCO超導帶材一般需要具有如下兩個要求：(1)要求REBCO超導帶材具有較大的總限流電阻(取決于限流器的設計)，由于失超時REBCO超導帶材中心層不導電，因此限流電阻由中心層兩側的穩定層的電阻決定，兩側穩定層的電阻越大，即總限流電阻越大。因此一般要求超導帶材的中心層兩側的穩定層都具有較大的電阻值。(2)要求REBCO超導帶材具有較高的耐沖擊電流性能，原因是，當線路發生故障(例如短路)的瞬間(幾十毫秒內)，電流超過臨界電流，超導層會迅速失超而變成高阻態，此時超導層的電阻接近無窮大，則線路中的電流在發生短路的幾十毫秒內就會達到幾千安。也就是說，所謂的耐沖擊電流性能，主要體現在發生短路的幾十毫秒內承受大電流沖擊的性能。由于總限流電阻越大，會產生越多的焦耳熱，容易造成超導帶材層離失效，使超導帶材的結構穩定性遭到破壞，進而會降低耐沖擊電流性能。因此為了獲得較高的耐沖擊電流性能，又需要降低穩定層的電阻值。

因此，將超導帶材應用到高溫超導限流器中時，存在上述兩點要求不可得兼的問題，從而超導帶材的所具有的較大限流電阻決定了其耐沖擊電流性能很難滿足實際應用需求。所以，如何解決上述矛盾成為目前研究的熱點。

發明內容

(一)要解決的技術問題

為了解決現有技術的上述問題，本發明提供一種能夠解決總限流電阻與耐沖擊電流性能之間矛盾的REBCO超導帶材以及制備方法。

(二)技術方案

為了達到上述目的，本發明采用的主要技術方案包括：

本發明一方面提供一種REBCO超導帶材，包括中心層和設在中心層兩側的第一穩定層、第二穩定層，中心層包括由下而上設置的基底層、緩沖層和超導層，第一穩定層和第二穩定層將中心層包覆起來，第一穩定層設在靠近超導層的一側，第二穩定層設在靠近基底層的一側，且第一穩定層的電阻小于第二穩定層的電阻。

根據本發明，第一穩定層和第二穩定層的材料相同，且第一穩定層的厚度大于第二穩定層的厚度。