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关于高温超导材料的正确解读
编辑:山东中聚超导材料科技有限公司  时间:2019-03-21

高温超导材料自身属于陶瓷资料,具有天然的脆性,作为超导体又是一种各向异性资料(不同方向的磁场下临界电流也不同),只能在特定的场景运用,比方制作超导微电子器材、超导磁悬浮浮子。要真正使高温超导资料得到广泛运用,就有必要优化超导资料配方削弱其各项异性,就有必要想办法把高温超导制作成长线材或带材,并具有优异的弯曲、拉伸等机械功能。

怎样制作高温超导材料

为了完成高温超导材料的实用化,解决其脆性问题,研究人员为带材设计了复杂的多层结构。

这种多层结构中,各层资料完成不同的作用:占整个带材厚度约一半的是金属基带,一般是外表极端光洁的哈氏合金,用于支撑超导层为带材供给机械功能;往上是缓冲层,目的是让超导层更好的成长在基带上;再往上是超导层,是整个带材的核心,供给了咱们所需要的超导电性,所有层都为它而存在,它的厚度仅有1um左右,约占整个带材厚度的1%;最终再用银层和铜层包裹带材,保护好整个带材,带材全体的厚度仅约0.1mm。

如此结构的高温超导材料,其机械功能已彻底满意实际运用要求。

高温超导材料的多层结构与实物图

高温超导材料生产工艺

制作高温超导材料的工艺流程:

1)准备基带

选用晶体结构、外表化学稳定性、耐高温特性、机械功能和抗氧化能力优异,热膨胀系数与超导层资料匹配的基带资料,通过重复试验与研究,最终发现哈氏合金是最优选择。运用电解抛光对基带重复进行抛光处理,直到基带外表粗糙度小于1纳米。

2)制备缓冲层

运用磁控溅射堆积技能(其他可选技能包含蒸发堆积法、脉冲激光堆积法和化学溶液堆积法等),在基带上制备由氧化铝、氧化钇、氧化镁、二氧化铈等资料组成的、外表描摹平坦润滑、微观结构致密、具有双轴取向的多层薄膜缓冲层。

3)成长超导层

运用机化学气相堆积法(其他可选技能包含金属有机物堆积法、反应共蒸发法和脉冲激光堆积技能等),在缓冲层上成长外表平坦、结构致密、厚度约为1um的REBCO超导层。

4)堆积银膜层

运用磁控溅射堆积等技能,在现已完结超导层成长的带材上下外表持续堆积约2um厚度的银稳定层,然后对超导带材进行氧化热处理,依据实际宽度需求对带材进行分条处理。

5)包覆金属稳定层

运用电镀技能,在完结分条的超导带材四周镀上必定厚度的铜稳定层(典型值为20um厚)。依据具体运用需要,运用不同封装技能,再次对完结根本包覆的超导带材进行进一步封装处理,如包覆不锈钢带,添加机械强度;包覆聚酰亚胺绝缘带,完成带间绝缘等。

(三)如何做好质量检测?

通过上述工艺流程,咱们现已取得高温超导材料的成品,但是因为制作过程非常精密、存在一些不可控因素,任何细小的工艺参数偏差都可能导致带材功能彻底达不到设计参数,因此制作完结后的带材有必要要进行质量检测,包含临界功能检测和机械功能检测。

有必要进行的临界功能检测是液氮温度下、无外磁场、全长度的临界电流测验,以确认带材是否存在坏点、临界电流均匀性是否符合要求(比方全长度最高临界电流与最低临界电流相差不超越10%),并依据测验数据将带材进行分段处理。除此之外,还需要依据超导带材的将要运用的环境,测验带材在相应温度和布景磁场下的临界电流。

 

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