超導(dǎo)線材的制備方法
【專利摘要】一種超導(dǎo)線材的制備方法，包括以下步驟：提供一基底和多個超導(dǎo)前驅(qū)體，將所述多個超導(dǎo)前驅(qū)體設(shè)置于所述基底；提供一碳納米管層和至少一支撐體，該支撐體用于支撐所述碳納米管層，且所述碳納米管層與所述基底相對設(shè)置；提供一電場，使所述多個超導(dǎo)前驅(qū)體吸附至所述碳納米管層上；將所述吸附有超導(dǎo)前驅(qū)體的碳納米管層扭轉(zhuǎn)后燒結(jié)，得到一超導(dǎo)線材。
【專利說明】超導(dǎo)線材的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種超導(dǎo)線材的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]超導(dǎo)線材是指在足夠低的溫度和足夠弱的磁場下，其電阻為零的物質(zhì)，零電阻和抗磁性是超導(dǎo)線材的兩個重要特性。由于超導(dǎo)線材在超導(dǎo)狀態(tài)下具有零電阻和完全的抗磁性，只需消耗極少的電能，就可以獲得10萬高斯以上的穩(wěn)態(tài)強(qiáng)磁場，因此，超導(dǎo)線材在發(fā)電、輸電及儲能等方面有廣泛的應(yīng)用。
[0003]增大超導(dǎo)線材的長度將大大提高超導(dǎo)線材的柔韌性、電性能和機(jī)械性能，但是由于超導(dǎo)體本身較脆，難以制作機(jī)械強(qiáng)度較高且長度較長的超導(dǎo)線材。2005年5月4日公開的中國大陸專利第CN1200435C號提出將很細(xì)的超導(dǎo)前驅(qū)粉溶于有機(jī)溶劑中制成涂料，然后覆蓋在銀或銀合金等基底線(或帶)上；經(jīng)過低溫和高溫?zé)Y(jié)后得到一根超導(dǎo)線材，也可以再進(jìn)行軋制，得到一根具有所需大小的超導(dǎo)線材。但是，利用上述方法制備超導(dǎo)線材時至少具有以下缺點:(I)所述有機(jī)溶劑在后續(xù)處理中可能去除的不徹底，導(dǎo)致所獲得的超導(dǎo)線材容易形成微孔等線材，從而降低超導(dǎo)線材的性能；(2)為了得到一根具有所需大小的超導(dǎo)線材，需對經(jīng)過低溫和高溫?zé)Y(jié)后的超導(dǎo)線材再進(jìn)行軋制，但是，由于基底的材料為銀或銀合金等，強(qiáng)度不高，在軋制過程中超導(dǎo)線材的連續(xù)性容易被破壞，從而破壞整個超導(dǎo)線材的機(jī)械性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]有鑒于此，確有必要提供一種超導(dǎo)線材的制備方法，該制備方法不使用有機(jī)溶劑，且該制備方法所制得的超導(dǎo)線材具有較好的機(jī)械性能。
[0005]一種超導(dǎo)線材的制備方法，包括以下步驟:提供一導(dǎo)電載體和多個超導(dǎo)前驅(qū)體，所述多個超導(dǎo)前驅(qū)體承載于該導(dǎo)電載體的一表面；提供一碳納米管陣列，該碳納米管陣列形成于一生長基底；從所述碳納米管陣列中直接拉取一碳納米管拉膜，該碳納米管拉膜與所述導(dǎo)電載體間隔，且面對所述多個超導(dǎo)前驅(qū)體設(shè)置；在所述導(dǎo)電載體與所述碳納米管拉膜之間施加一電場，使所述多個超導(dǎo)前驅(qū)體脫離導(dǎo)電載體并吸附至所述碳納米管拉膜表面，形成一碳納米管超導(dǎo)前驅(qū)體復(fù)合層；將所述碳納米管超導(dǎo)前驅(qū)體復(fù)合層扭轉(zhuǎn)獲得一碳納米管超導(dǎo)前驅(qū)體復(fù)合絞線；以及燒結(jié)所述碳納米管超導(dǎo)前驅(qū)體復(fù)合絞線，得到一超導(dǎo)線材。
[0006]一種超導(dǎo)線材的制備方法，包括以下步驟:提供一導(dǎo)電載體和多個超導(dǎo)顆粒，所述多個超導(dǎo)顆粒承載于該導(dǎo)電載體的一表面；提供一碳納米管陣列，該碳納米管陣列形成于一生長基底；從所述碳納米管陣列中直接拉取一碳納米管拉膜，該碳納米管拉膜與所述導(dǎo)電載體間隔，且面對所述多個超導(dǎo)顆粒設(shè)置；在所述導(dǎo)電載體與所述碳納米管拉膜之間施加一電場，使所述多個超導(dǎo)顆粒脫離導(dǎo)電載體并吸附至所述碳納米管拉膜表面，形成一碳納米管超導(dǎo)顆粒復(fù)合層；將所述碳納米管超導(dǎo)顆粒復(fù)合層扭轉(zhuǎn)獲得一碳納米管超導(dǎo)顆粒復(fù)合絞線；以及燒結(jié)所述碳納米管超導(dǎo)顆粒復(fù)合絞線，得到一超導(dǎo)線材。[0007]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明利用庫倫力相互作用原理，將超導(dǎo)前驅(qū)體吸附到碳納米管層上，經(jīng)扭轉(zhuǎn)、燒結(jié)，得到超導(dǎo)線材。由于將吸附有超導(dǎo)前驅(qū)體的碳納米管層先扭轉(zhuǎn)成碳納米管線再進(jìn)行燒結(jié)，因此，所獲得的超導(dǎo)線材具有良好的機(jī)械性能。進(jìn)一步地，本發(fā)明利用庫倫力相互作用原理，將超導(dǎo)前驅(qū)體吸附到碳納米管層上，避免使用有機(jī)溶劑，確保所獲得的超導(dǎo)線材中沒有氣泡，提高了超導(dǎo)線材的性能。而且，可以將碳納米管拉膜的拉取、超導(dǎo)前驅(qū)體吸附至碳納米管拉膜上及扭轉(zhuǎn)碳納米管拉膜同時進(jìn)行，實現(xiàn)一體化生產(chǎn)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]圖1為本發(fā)明具體實施例一提供的超導(dǎo)線材的制備方法的工藝流程圖。
[0009]圖2為本發(fā)明具體實施例一提供的碳納米管拉膜的掃描電鏡照片。
[0010]圖3為本發(fā)明具體實施例一提供的碳納米管絮化膜的掃描電鏡照片。
[0011]圖4為本發(fā)明具體實施例一提供的碳納米管碾壓膜的掃描電鏡照片。
[0012]圖5為本發(fā)明具體實施例二提供的超導(dǎo)線材的制備方法的工藝流程圖。
[0013]圖6為本發(fā)明具體實施例四提供的超導(dǎo)線材的制備方法中卷曲碳納米管超導(dǎo)前驅(qū)體復(fù)合層的示意圖。
[0014]圖7為本發(fā)明具體實施例四提供的超導(dǎo)線材的制備方法中卷曲碳納米管超導(dǎo)前驅(qū)體復(fù)合層的另一種示意圖。
[0015]主要元件符號說明
【權(quán)利要求】
1.一種超導(dǎo)線材的制備方法，包括以下步驟: 提供一導(dǎo)電載體和多個超導(dǎo)前驅(qū)體，所述多個超導(dǎo)前驅(qū)體承載于該導(dǎo)電載體的一表面； 提供一碳納米管陣列，該碳納米管陣列形成于一生長基底； 從所述碳納米管陣列中直接拉取一碳納米管拉膜，該碳納米管拉膜與所述導(dǎo)電載體間隔，且面對所述多個超導(dǎo)前驅(qū)體設(shè)置； 在所述導(dǎo)電載體與所述碳納米管拉膜之間施加一電場，使所述多個超導(dǎo)前驅(qū)體脫離導(dǎo)電載體并吸附至所述碳納米管拉膜表面，形成一碳納米管超導(dǎo)前驅(qū)體復(fù)合層； 將所述碳納米管超導(dǎo)前驅(qū)體復(fù)合層扭轉(zhuǎn)獲得一碳納米管超導(dǎo)前驅(qū)體復(fù)合絞線；以及 燒結(jié)所述碳納米管超導(dǎo)前驅(qū)體復(fù)合絞線，得到一超導(dǎo)線材。
2.如權(quán)利要求1所述的超導(dǎo)線材的制備方法，其特征在于，在所述導(dǎo)電載體與所述碳納米管拉膜之間施加電場時，所述碳納米管拉膜仍在拉取階段，該碳納米管拉膜的一端通過范德華力始終與 生長于生長基底上的碳納米管陣列相連。
3.如權(quán)利要求1所述的超導(dǎo)線材的制備方法，其特征在于，所述碳納米管拉膜為一自支撐結(jié)構(gòu)。
4.如權(quán)利要求1所述的超導(dǎo)線材的制備方法，其特征在于，所述碳納米管拉膜包括多個通過范德華力首尾相連的碳納米管。
5.如權(quán)利要求1所述的超導(dǎo)線材的制備方法，其特征在于，使所述多個超導(dǎo)前驅(qū)體吸附至所述碳納米管拉膜表面是在真空環(huán)境中進(jìn)行。
6.如權(quán)利要求1所述的超導(dǎo)線材的制備方法，其特征在于，通過一脈沖電源提供電場。
7.如權(quán)利要求6所述的超導(dǎo)線材的制備方法，其特征在于，在施加電場后，所述碳納米管拉膜與所述超導(dǎo)前驅(qū)體帶相反的電荷，在庫倫力相互吸引的作用下，所述超導(dǎo)前驅(qū)體被吸附到所述碳納米管拉膜表面。
8.如權(quán)利要求1所述的超導(dǎo)線材的制備方法，其特征在于，進(jìn)一步包括將所述超導(dǎo)前驅(qū)體分別面對所述碳納米管拉膜相對的兩個表面，使碳納米管拉膜整個表面吸附超導(dǎo)前驅(qū)體的步驟。
9.如權(quán)利要求1所述的超導(dǎo)線材的制備方法，其特征在于，在超導(dǎo)線材的制備過程中，所述碳納米管拉膜一直處于拉取狀態(tài)，該碳納米管拉膜的一端通過范德華力始終與生長于生長基底上的碳納米管陣列相連。
10.如權(quán)利要求1所述的超導(dǎo)線材的制備方法，其特征在于，燒結(jié)所述碳納米管超導(dǎo)前驅(qū)體復(fù)合絞線包括以下步驟: 在第一溫度下燒結(jié)所述碳納米管超導(dǎo)前驅(qū)體復(fù)合絞線，使所述超導(dǎo)前驅(qū)體融合在一起。
11.如權(quán)利要求10所述的超導(dǎo)線材的制備方法，其特征在于，所述在第一溫度下燒結(jié)碳納米管超導(dǎo)前驅(qū)體復(fù)合絞線，使超導(dǎo)前驅(qū)體融合在一起的步驟在無氧或氧氣環(huán)境中進(jìn)行。
12.如權(quán)利要求10所述的超導(dǎo)線材的制備方法，其特征在于，燒結(jié)所述碳納米管超導(dǎo)前驅(qū)體復(fù)合絞線的步驟進(jìn)一步包括在第二溫度下燒結(jié)所述碳納米管超導(dǎo)前驅(qū)體復(fù)合絞線，以除去所述碳納米管。
13.如權(quán)利要求12所述的超導(dǎo)線材的制備方法，其特征在于，在第二溫度下燒結(jié)碳納米管超導(dǎo)前驅(qū)體復(fù)合絞線以除去碳納米管的步驟在氧氣環(huán)境中進(jìn)行，且所述第二溫度大于等于600°C。
14.如權(quán)利要求10至13中任一項所述的超導(dǎo)線材的制備方法，其特征在于，將碳納米管超導(dǎo)前驅(qū)體復(fù)合絞線置于一基板上，再將碳納米管超導(dǎo)前驅(qū)體復(fù)合絞線及基板放入無氧或氧氣環(huán)境中進(jìn)行燒結(jié)。
15.如權(quán)利要求1所述的超導(dǎo)線材的制備方法，其特征在于，所述基板的熔點高于燒結(jié)的溫度。
16.如權(quán)利要求1所述的超導(dǎo)線材的制備方法，其特征在于，所述導(dǎo)電載體為一容器。
17.如權(quán)利要求16所述的超導(dǎo)線材的制備方法，其特征在于，所述超導(dǎo)前驅(qū)體盛裝在所述容器中。
18.如權(quán)利要求1所述的超導(dǎo)線材的制備方法，其特征在于，所述碳納米管拉膜與所述導(dǎo)電載體間隔的距離為100微米至I厘米。
19.如權(quán)利要求1所述的超導(dǎo)線材的制備方法，其特征在于，所述超導(dǎo)前驅(qū)體為鉍系氧化物、鑭鋇銅氧化物、釔鋇銅氧系、鉈鋇鈣銅氧系、銅氧化物或金銦合金。
20.一種超導(dǎo)線材的制備方法，包括以下步驟: 提供一導(dǎo)電載體和多個超導(dǎo)顆粒，所述多個超導(dǎo)顆粒承載于該導(dǎo)電載體的一表面； 提供一碳納米管陣列，該碳納米管陣列形成于一生長基底； 從所述碳納米管陣列中直接拉取一碳納米管拉膜，該碳納米管拉膜與所述導(dǎo)電載體間隔，且面對所述多個超導(dǎo)顆粒設(shè)置； 在所述導(dǎo)電載體與所述碳納米管拉膜之間施加一電場，使所述多個超導(dǎo)顆粒脫離導(dǎo)電載體并吸附至所述碳納米管拉膜表面，形成一碳納米管超導(dǎo)顆粒復(fù)合層； 將所述碳納米管超導(dǎo)顆粒復(fù)合層扭轉(zhuǎn)獲得一碳納米管超導(dǎo)顆粒復(fù)合絞線；以及 燒結(jié)所述碳納米管超導(dǎo)顆粒復(fù)合絞線，得到一超導(dǎo)線材。
21.如權(quán)利要求20所述的超導(dǎo)線材的制備方法，其特征在于，所述超導(dǎo)顆粒為B1-Sr-Ca-Cu-O 超導(dǎo)體、La-Ba-Cu-O 超導(dǎo)體、Y-Ba-Cu-O 超導(dǎo)體、T1-Ba-Ca-Cu-O 超導(dǎo)體、Cu-O超導(dǎo)體或Au-1n超導(dǎo)體。
【文檔編號】H01B13/00GK103474171SQ201210185727
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2012年6月7日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月7日
【發(fā)明者】林曉陽, 姜開利, 范守善 申請人:清華大學(xué), 鴻富錦精密工業(yè)（深圳）有限公司