[發(fā)明專利]在高溫超導(dǎo)材料中均勻地?fù)诫s納米顆粒的方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110028075.0
• 申請(qǐng)日: 2021-01-09
• 公開（公告）號(hào): CN112811893A
• 公開（公告）日: 2021-05-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 邵玲;陳英偉;趙國盟;柳琦杰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)臺(tái)州研究院
• 主分類號(hào): C04B35/45
• 分類號(hào): C04B35/45;C04B35/26;C04B35/622
• 代理公司: 臺(tái)州市南方商標(biāo)專利代理有限公司 33225
• 代理人: 畢勇

本發(fā)明是在高溫超導(dǎo)材料中均勻地?fù)诫s納米顆粒的方法，步驟為：(1)將乙二醇放入玻璃容器中在70?100℃恒溫水浴或油浴中預(yù)熱后，往水浴或油浴中的乙二醇倒入檸檬酸并攪拌達(dá)到完全互溶，再往水浴或油浴中的乙二醇和檸檬酸混合物倒入納米顆粒持續(xù)攪拌達(dá)到均勻混合；(2)將混合物倒進(jìn)固化模中；(3)等混合物完全固化后取出，用粉碎機(jī)粉碎，粉碎的粉末與一定比例的單相高溫超導(dǎo)體粉末均勻混合，再壓成塊體；(4)將塊體放進(jìn)熱處理爐保溫?cái)?shù)個(gè)小時(shí)后冷卻到室溫；(5)取出塊體后放回?zé)崽幚頎t在高溫超導(dǎo)體燒結(jié)溫度下熱處理一定的時(shí)間，達(dá)到高溫超導(dǎo)體與納米顆粒均勻混合，并且高溫超導(dǎo)體仍是單相高溫超導(dǎo)體。本發(fā)明操作簡單方便，效率高，可控性好。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于超導(dǎo)材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種在高溫超導(dǎo)材料中均勻地?fù)诫s納米顆粒的方法。

背景技術(shù)

超導(dǎo)材料按超導(dǎo)現(xiàn)象出現(xiàn)的溫度范圍可分為兩類：液氦溫區(qū)的低溫超導(dǎo)體和液氮溫區(qū)的高溫超導(dǎo)體。由于低溫超導(dǎo)體的超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度很低且運(yùn)行時(shí)需要極昂貴的液氦，它們?cè)趯?shí)際應(yīng)用中就受到大大的限制。高溫超導(dǎo)材料主要是銅氧化物陶瓷材料，由于它們具有很大的各向異性和低的載流子密度，它們的臨界電流密度J_c較低且隨磁場增高而很快下降。由于它們是陶瓷材料，難以形成高質(zhì)量的線材或帶材，從而阻礙了它們的廣泛應(yīng)用。

高溫超導(dǎo)體的實(shí)際應(yīng)用必須解決一個(gè)關(guān)鍵問題：提高臨界電流密度和不可逆臨界磁強(qiáng)。當(dāng)磁通釘扎力較弱時(shí)，高場下的臨界電流密度就較低，這影響了高溫超導(dǎo)體在高溫(比如77K)和高磁場(比如4T)下的實(shí)際應(yīng)用。提高的途徑之一是增加磁通釘扎中心的密度。在高溫超導(dǎo)材料中引入彌散分布的納米顆粒，使它們成為有效的磁通釘扎中心，從而有效地提高高溫超導(dǎo)材料的臨界電流密度和不可逆臨界磁強(qiáng)。

E.Hannachi等人^[1]在YBa₂Cu₃O_y高溫超導(dǎo)體中摻入TiO₂納米顆粒來提高其臨界電流密度；M.K.Ben Salem等人^[2]通過摻入SiO₂納米顆粒來提高YBa₂Cu₃O_y高溫超導(dǎo)體的臨界電流密度；M.Hafiz等人^[3]在(Bi,Pb)₂Sr₂Ca₂Cu₃O₁₀高溫超導(dǎo)體中摻入CoFe₂O₄磁性納米顆粒來提高其臨界電流密度；N.A.A.Yahya等人^[4]通過摻入Bi₂O₃納米顆粒來提高Bi_1.6Pb_0.4Sr₂Ca₂Cu₃O₁₀高溫超導(dǎo)體的臨界電流密度。這些研究都沒有考慮到納米顆粒會(huì)團(tuán)聚且納米顆粒的尺寸遠(yuǎn)小于超導(dǎo)粉末的尺寸，從而導(dǎo)致兩者混合不均勻。包括在CN101450859B專利中，一種用BaCeO₃納米顆粒摻雜來提高Y-Ba-Cu-O高溫超導(dǎo)體性能的方法，也只是將BaCeO₃納米顆粒直接加入Y_1.8Ba_2.4Cu_3.4O_y粉末中進(jìn)行球磨混合，并沒有考慮納米顆粒的團(tuán)聚和極小尺寸會(huì)導(dǎo)致?lián)诫s不均勻的問題。

團(tuán)聚是指當(dāng)材料顆粒間的作用力遠(yuǎn)大于重力時(shí)，此時(shí)顆粒的行為已不再受重力的束縛，而在顆粒間作用力的影響下相互靠攏從而發(fā)生聚集的現(xiàn)象。納米顆粒與高溫超導(dǎo)前驅(qū)粉末混合時(shí)會(huì)發(fā)生團(tuán)聚且由于兩者的尺寸相差甚遠(yuǎn)，兩者的混合不可能均勻，進(jìn)而會(huì)影響到高溫超導(dǎo)復(fù)合材料的臨界電流密度。為了獲得高臨界電流密度的高溫超導(dǎo)復(fù)合材料，必須避免納米顆粒的團(tuán)聚和混合的不均勻性。

發(fā)明內(nèi)容