一種復(fù)合超導(dǎo)材料的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及材料制備領(lǐng)域，特別是涉及一種復(fù)合超導(dǎo)材料的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]超導(dǎo)是物理世界中最奇妙的現(xiàn)象之一。一般超導(dǎo)合金在接近絕對(duì)零度時(shí)電阻降為零進(jìn)入超導(dǎo)態(tài)，高溫超導(dǎo)則是指材料在某個(gè)相對(duì)較高的臨界溫度電阻突降至零，它具有完全不同的物理機(jī)理和更廣闊的應(yīng)用前景。1986年，物理學(xué)家發(fā)現(xiàn)了銅氧化物高溫超導(dǎo)體，該工作于次年便獲得了諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。自此，科學(xué)家們對(duì)新高溫超導(dǎo)材料的探索就從未停止過(guò)，在不斷追求更高臨界溫度的同時(shí)，物理學(xué)家們一直在努力揭示其中的機(jī)理。目前，世界上幾乎所有發(fā)達(dá)國(guó)家都有研究機(jī)構(gòu)從事高溫超導(dǎo)方面的研究。一方面，對(duì)高溫超導(dǎo)機(jī)理的探索吸引著眾多物理學(xué)家的關(guān)注;另一方面，由于能源和其他特殊需求，工業(yè)界對(duì)超導(dǎo)技術(shù)寄予厚望，但由于一般超導(dǎo)合金的臨界溫度接近絕對(duì)零度，制冷的原因?qū)е聭?yīng)用上障礙重重，高溫超導(dǎo)則是眾人期待的未來(lái)出路之一。
[0003]稀土鋇銅氧(REBal+xCu307-y，其中RE為稀土元素如Y、Gd、Sm 等，0.5 < x <I，0〈y〈0.5)高溫超導(dǎo)膜是第二代高溫超導(dǎo)導(dǎo)線(又被稱(chēng)為涂層導(dǎo)體)的核心組成部分，它在液氮溫度(77 K)具有極高的自場(chǎng)臨界電流密度(一般高于I MA/cm2)，并且適合在高磁場(chǎng)環(huán)境下應(yīng)用。目前制備高溫超導(dǎo)膜的技術(shù)主要包括化學(xué)溶液沉積和一些真空沉積方法，其中化學(xué)溶液沉積技術(shù)由于不需要昂貴的真空設(shè)備，非常有利于降低生產(chǎn)成本，并且通過(guò)該技術(shù)制備的高溫超導(dǎo)膜具有優(yōu)良的性能，同時(shí)該技術(shù)化學(xué)計(jì)量比易于精細(xì)調(diào)節(jié)、成膜均勻性好、成相純度高、沉積速率高、對(duì)基底的形狀和尺寸選擇范圍很寬。因此，化學(xué)溶液沉積技術(shù)被認(rèn)為是發(fā)展低成本、高性能的第二代高溫超導(dǎo)導(dǎo)線產(chǎn)業(yè)化制備的核心技術(shù)之一。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]本發(fā)明主要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種復(fù)合超導(dǎo)材料的制備方法，能夠獲得表面致密平整、超導(dǎo)性能優(yōu)良的高溫超導(dǎo)膜。
[0005]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的一個(gè)技術(shù)方案是:提供一種復(fù)合超導(dǎo)材料的制備方法，具體步驟包括:
(100),制備前驅(qū)液:將稀土金屬鹽、鋇鹽和銅鹽按比例稱(chēng)量并混合，并于室溫分散于溶劑中，配制得到前驅(qū)物母體;所述前驅(qū)物母體中加入聚合物，采用磁力攪拌器進(jìn)行攪拌，得到第一前驅(qū)液；
(200)、第一層涂覆:選擇一超導(dǎo)基材，在所述超導(dǎo)基材上采用提拉方法涂覆步驟(100)所得到的第一前驅(qū)液；
(300)、加熱成膜:將步驟(200)得到的涂覆前驅(qū)液的超導(dǎo)基體放入熱處理爐中，先進(jìn)行低溫處理30分鐘，再進(jìn)行高溫處理150分鐘，最后再低溫處理20分鐘，在基材上形成YB⑶超
B B寸)石；
(400)、第二層涂覆成膜:將含有金屬離子的第二前驅(qū)液涂覆在步驟(300)所形成的YBCO超導(dǎo)層上，進(jìn)行燒結(jié)，形成導(dǎo)電金屬氧化膜；
(500)、第三層涂覆:在步驟(400)得到的導(dǎo)電金屬氧化膜上涂覆步驟(100)所得到的第一前驅(qū)液；
(600)、重復(fù)步驟(300)，形成第二層YBCO超導(dǎo)層。
[0006]在本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施例中，所述超導(dǎo)基材為氧化鎂單晶基片。
[0007]在本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施例中，所述超導(dǎo)基材的表面粗糙度小于2X 10—1()m。
[0008]在本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施例中，所述超導(dǎo)基材為氧化物單晶基片。
[0009]在本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施例中，所述金屬氧化物為氧化釔或氧化鎂。
[0010]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明復(fù)合超導(dǎo)材料的制備方法，能夠獲得表面致密平整、超導(dǎo)性能優(yōu)良的高溫超導(dǎo)膜。
【具體實(shí)施方式】
[0011]下面對(duì)本發(fā)明的較佳實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)闡述，以使本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和特征能更易于被本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，從而對(duì)本發(fā)明的保護(hù)范圍做出更為清楚明確的界定。
[0012]本發(fā)明一種復(fù)合超導(dǎo)材料的制備方法，具體步驟包括:
(100),制備前驅(qū)液:將稀土金屬鹽、鋇鹽和銅鹽按比例稱(chēng)量并混合，并于室溫分散于溶劑中，配制得到前驅(qū)物母體;所述前驅(qū)物母體中加入聚合物，采用磁力攪拌器進(jìn)行攪拌，得到第一前驅(qū)液；
(200)、第一層涂覆:選擇一超導(dǎo)基材，在所述超導(dǎo)基材上采用提拉方法涂覆步驟(100)所得到的第一前驅(qū)液；
(300)、加熱成膜:將步驟(200)得到的涂覆前驅(qū)液的超導(dǎo)基體放入熱處理爐中，先進(jìn)行低溫處理30?160分鐘，再進(jìn)行高溫處理150?200分鐘，最后再低溫處理20?30分鐘，在基材上形成YBCO超導(dǎo)層；
(400)、第二層涂覆成膜:將含有金屬離子的第二前驅(qū)液涂覆在步驟(300)所形成的YBCO超導(dǎo)層上，進(jìn)行燒結(jié)，形成導(dǎo)電金屬氧化膜；
(500)、第三層涂覆:在步驟(400)得到的導(dǎo)電金屬氧化膜上涂覆步驟(100)所得到的第一前驅(qū)液；
(600)、重復(fù)步驟(300)，形成第二層YBCO超導(dǎo)層。
[0013]實(shí)施例一
將稀土金屬鹽、鋇鹽和銅鹽按摩爾比1:1.5:2混合，并于室溫分散于溶劑中，配制得到前驅(qū)物母體;所述前驅(qū)物母體中加入聚合物，采用磁力攪拌器進(jìn)行攪拌，得到第一前驅(qū)液；選擇氧化鎂單晶基體作為超導(dǎo)基材，在所述超導(dǎo)基材上采用提拉方法涂覆第一前驅(qū)液;將涂覆第一前驅(qū)液的超導(dǎo)基體放入熱處理爐中，先進(jìn)行低溫處理30分鐘，再進(jìn)行高溫處理150分鐘，最后再低溫處理20分鐘，在基材上形成YBCO超導(dǎo)層;將含有金屬離子的第二前驅(qū)液涂覆在YBCO超導(dǎo)層上，進(jìn)行燒結(jié)，形成導(dǎo)電金屬氧化膜;在導(dǎo)電金屬氧化膜上涂覆第一前驅(qū)液;將涂覆第一前驅(qū)液的超導(dǎo)基體放入熱處理爐中，先進(jìn)行低溫處理30分鐘，再進(jìn)行高溫處理150分鐘，最后再低溫處理20分鐘，形成第二層YBCO超導(dǎo)層。
[0014]實(shí)施例二將稀土金屬鹽、鋇鹽和銅鹽按摩爾比1:2:2.5混合，并于室溫分散于溶劑中，配制得到前驅(qū)物母體;所述前驅(qū)物母體中加入聚合物，采用磁力攪拌器進(jìn)行攪拌，得到第一前驅(qū)液；選擇氧化鎂單晶基體作為超導(dǎo)基材，在所述超導(dǎo)基材上采用提拉方法涂覆第一前驅(qū)液;將涂覆第一前驅(qū)液的超導(dǎo)基體放入熱處理爐中，先進(jìn)行低溫處理100分鐘，再進(jìn)行高溫處理180分鐘，最后再低溫處理30分鐘，在基材上形成YBCO超導(dǎo)層;將含有金屬離子的第二前驅(qū)液涂覆在YBCO超導(dǎo)層上，進(jìn)行燒結(jié)，形成導(dǎo)電金屬氧化膜;在導(dǎo)電金屬氧化膜上涂覆第一前驅(qū)液;將涂覆第一前驅(qū)液的超導(dǎo)基體放入熱處理爐中，先進(jìn)行低溫處理100分鐘，再進(jìn)行高溫處理180分鐘，最后再低溫處理30分鐘，形成第二層YBCO超導(dǎo)層。
[0015]以上所述僅為本發(fā)明的實(shí)施例，并非因此限制本發(fā)明的專(zhuān)利范圍，凡是利用本發(fā)明說(shuō)明書(shū)內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運(yùn)用在其他相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本發(fā)明的專(zhuān)利保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種復(fù)合超導(dǎo)材料的制備方法，其特征在于，具體步驟包括: (100),制備前驅(qū)液:將稀土金屬鹽、鋇鹽和銅鹽按比例稱(chēng)量并混合，并于室溫分散于溶劑中，配制得到前驅(qū)物母體;所述前驅(qū)物母體中加入聚合物，采用磁力攪拌器進(jìn)行攪拌，得到第一前驅(qū)液； (200)、第一層涂覆:選擇一超導(dǎo)基材，在所述超導(dǎo)基材上采用提拉方法涂覆步驟(100)所得到的第一前驅(qū)液； (300),加熱成膜:將步驟(200)得到的涂覆前驅(qū)液的超導(dǎo)基體放入熱處理爐中，先進(jìn)行低溫處理30分鐘，再進(jìn)行高溫處理150分鐘，最后再低溫處理20分鐘，在基材上形成YB⑶超B B寸)石； (400)、第二層涂覆成膜:將含有金屬離子的第二前驅(qū)液涂覆在步驟(300)所形成的YBCO超導(dǎo)層上，進(jìn)行燒結(jié)，形成導(dǎo)電金屬氧化膜； (500)、第三層涂覆:在步驟(400)得到的導(dǎo)電金屬氧化膜上涂覆步驟(100)所得到的第一前驅(qū)液； (600),重復(fù)步驟(300 )，形成第二層YBCO超導(dǎo)層。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合超導(dǎo)材料的制備方法，其特征在于，所述超導(dǎo)基材為氧化儀單晶基片。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合超導(dǎo)材料的制備方法，其特征在于，所述超導(dǎo)基材的表面粗糙度小于2 X 10—1V4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的復(fù)合超導(dǎo)材料的制備方法，其特征在于，所述超導(dǎo)基材為氧化物單晶基片。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合超導(dǎo)材料的制備方法，其特征在于，所述金屬氧化物為氧化釔或氧化鎂。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種復(fù)合超導(dǎo)材料的制備方法，具體步驟包括：（100）、制備前驅(qū)液；（200）、第一層涂覆；（300）、加熱成膜；（400）、第二層涂覆成膜；（500）、第三層涂覆：在步驟（400）得到的導(dǎo)電金屬氧化膜上涂覆步驟（100）所得到的第一前驅(qū)液；（600）、重復(fù)步驟（300），形成第二層YBCO超導(dǎo)層。本發(fā)明復(fù)合超導(dǎo)材料的制備方法，能夠獲得表面致密平整、超導(dǎo)性能優(yōu)良的高溫超導(dǎo)膜。
【IPC分類(lèi)】H01B12/06, H01B13/00
【公開(kāi)號(hào)】CN105609212
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510949665
【發(fā)明人】朱正良
【申請(qǐng)人】常熟市東方特種金屬材料廠
【公開(kāi)日】2016年5月25日
【申請(qǐng)日】2015年12月18日