[發明專利]超導新材料的制備方法

有效

• 申請號: 202010651633.4
• 申請日: 2019-07-16
• 公開（公告）號: CN111943681B
• 公開（公告）日: 2022-07-22
• 發明（設計）人: 史玉成
• 申請（專利權）人: 蘇州魚得水電氣科技有限公司
• 主分類號: C04B35/58
• 分類號: C04B35/58;C04B35/622;C04B35/632;H01B12/00
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本發明公開了一種超導新材料的制備方法，該超導新材料由硼粉、鎂粉和有機摻雜物制備而得，將有機摻雜物與鎂粉和硼粉均勻混合，經過一定溫度燒結后，有機摻雜物分解為碳、氫、氧、金屬離子及其化合物等摻雜物，均勻分散在二硼化鎂超導材料中，有機摻雜物在燒結的升溫過程中分解生成碳源，可直接摻入到二硼化鎂晶格中，更均勻地摻雜到MgB₂的晶格中，從而明顯提高MgB₂在高磁場下的臨界電流密度，同時MgB₂基超導體中彌散分布著金屬硼化物，在改變MgB₂基超導體晶體結構的同時引入了第二相粒子作為有效釘扎中心，使所獲得的MgB₂基超導體具有高臨界電流密度；本發明的制備方法簡單，便于大規模生產，具有廣泛的應用前景。

技術領域

本發明涉及超導材料技術領域，具體是一種超導新材料的制備方法。

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。

MgB₂是目前臨界轉變溫度最高的金屬間化合物超導材料，它的臨界轉變溫度(39-40K)高于目前已經進行實際應用的Nb₃Sn和NbTi等超導材料。較高的轉變溫度、較大的相干長度、較高的上臨界場、晶界不存在弱連接、結構簡單、成本低廉等優點使MgB₂成為應用在20K-30K溫度范圍的材料最有力的競爭者。特別是在低場領域，如在磁共振成像磁體應用方面，MgB₂表現了極大的優勢，已經有數據表明，MgB₂的實用化將帶來數十億的經濟效益，而且由于可以在制冷機制冷條件下工作，MgB₂的應用將會大大推動磁共振成像儀的推廣，對于中國廣大的鄉村人民醫療水平的提高具有十分重要的意義。然而純凈的MgB₂超導材料其臨界電流密度(Jc)隨外加磁場增大而出現快速下降的現象，這一問題極大地阻礙了MgB₂超導體在實際中的應用。經過研究發現，對MgB₂進行摻雜改性，人為的在超導體中引入缺陷并形成釘扎中心，阻止磁通線的移動，可以有效的改善MgB₂超導體的高場性能，提高其高場下的臨界電流密度。

目前，用于摻雜的物質主要有：納米級金屬單質顆粒，如Ti、Zr、Zn和Cu等；納米級金屬間化合物，如Ho₂O₃、ZrSi、ZrB₂和Si₃N₄等；納米級碳單質顆粒及碳化物顆粒，如金剛石顆粒、SiC、B₄C和TiC等。研究發現，納米級顆粒相比微米級顆粒可以更好的提高MgB₂超導體的臨界電流密度，因此在實驗室研發階段被廣泛使用。但是納米級顆粒價格昂貴，在工廠的大規模生產中會大幅提高制造成本，不能適應工業化生產的要求。

發明內容

本發明的目的在于提供一種超導新材料及其制備方法，以解決現有技術中的問題。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種超導新材料，該超導新材料由硼粉、鎂粉和有機摻雜物制備而得，硼粉、鎂粉和有機摻雜物的物質的量之比為2:1:0.01-0.1。