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稀土材料制成的钡铜氧导线

时间:2023-06-23 理论教育 版权反馈
【摘要】:第二代高温超导体以YBa2Cu3O7为主体,一般是在金属基底上采用覆膜工艺生产,所以第二代超导体也被称为涂层导体。YBa2Cu3O7是在1987年被美国华人科学家朱经武所发现的[3],它的临界温度Tc在92K左右[7,8],是第一个被发现的可以在液氮温区工作的超导材料。因此在制备第二代高温超导导线时一般需要沉积多层氧化物过渡层,而且作为超导层生长模板的过渡层需要选择与YBCO晶格常数接近的材料。保护层一般使用铜或银来保护超导层。

稀土材料制成的钡铜氧导线

第二代高温超导体以YBa2Cu3O7(或者是稀土元素Re代替Y而成的ReBa2Cu3O7)为主体,一般是在金属基底上采用覆膜工艺生产,所以第二代超导体也被称为涂层导体(Coated Conductor)。YBa2Cu3O7(YBCO)是在1987年被美国华人科学家朱经武所发现的[3],它的临界温度Tc在92K左右[7,8],是第一个被发现的可以在液氮温区工作的超导材料。

与Bi系超导材料相比,YBCO在液氮温区具有更高的不可逆磁场[9],它在77K时有8T左右的不可逆磁场,远高于Bi-2223的0.3T,在液氮温区能够保持强磁通钉扎和良好的高场性能,YBCO在液氮温区的高场下相比其他超导材料具有更大的电流传输优势;而且以它为主体的第二代高温超导线使用价格低廉的镍基合金或者不锈钢带作为衬底,材料成本低于需要使用银的第一代Bi系超导线,同时镍基合金或者不锈钢衬底的使用,使得第二代高温超导线具有足够的机械强度和良好的柔性,满足各种电气设备的加工要求,所以目前是制备工作于液氮温区高场磁体的最佳材料,也是未来应用于电网的最理想材料。由于YBCO晶粒之间的结合较弱,难以像Bi系超导线一样使用套管法来制备,而且YBCO晶界之间的弱连接在很大程度上限制着YBCO的电流传输特性,其临界电流密度随着晶界夹角的增加而指数衰减[10],因此高性能的YBCO必须具备双轴织构,所以目前YBCO主要通过薄膜生长的方法来制备。(www.xing528.com)

第二代高温超导导线的主要结构包括一层柔性的金属基底、若干层氧化物过渡层、超导层和保护层。金属基底的作用是为超导导线提供足够机械强度和良好的柔性,主要使用镍基合金等;过渡层的作用是阻隔金属基底和超导层之间的元素扩散,而且,紧贴超导层的过渡层需要为超导层的外延生长提供模板,通过晶格匹配使其获得双轴织构。因此在制备第二代高温超导导线时一般需要沉积多层氧化物过渡层,而且作为超导层生长模板的过渡层需要选择与YBCO晶格常数接近的材料。保护层一般使用铜或银来保护超导层。

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