CN117079888A - 一种含有双掺杂相rebco超导膜及其制备方法 - Google Patents
一种含有双掺杂相rebco超导膜及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN117079888A CN117079888A CN202310096555.XA CN202310096555A CN117079888A CN 117079888 A CN117079888 A CN 117079888A CN 202310096555 A CN202310096555 A CN 202310096555A CN 117079888 A CN117079888 A CN 117079888A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- rebco
- superconducting film
- phase
- doped
- superconducting
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title abstract description 11
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 claims abstract description 28
- 239000011258 core-shell material Substances 0.000 claims abstract description 12
- 241000954177 Bangana ariza Species 0.000 claims abstract description 10
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 150000002910 rare earth metals Chemical class 0.000 claims abstract description 4
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- 238000001338 self-assembly Methods 0.000 claims abstract 2
- 239000012071 phase Substances 0.000 claims description 62
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 22
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 22
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims description 21
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 19
- 239000013077 target material Substances 0.000 claims description 19
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims description 16
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 claims description 11
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims description 10
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 8
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 8
- 239000002159 nanocrystal Substances 0.000 claims description 7
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 6
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 5
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 3
- 229910001424 calcium ion Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 2
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 claims description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 2
- 239000002356 single layer Substances 0.000 claims description 2
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 claims 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 claims 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 abstract description 5
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 abstract description 2
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 abstract 1
- 229910021521 yttrium barium copper oxide Inorganic materials 0.000 description 18
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 15
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 7
- 238000005137 deposition process Methods 0.000 description 5
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 5
- 229910018516 Al—O Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000003917 TEM image Methods 0.000 description 3
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 3
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 3
- 238000005979 thermal decomposition reaction Methods 0.000 description 3
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 238000005118 spray pyrolysis Methods 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 2
- 241000282414 Homo sapiens Species 0.000 description 1
- 229920001800 Shellac Polymers 0.000 description 1
- 238000004220 aggregation Methods 0.000 description 1
- 229910052788 barium Inorganic materials 0.000 description 1
- FFWQPZCNBYQCBT-UHFFFAOYSA-N barium;oxocopper Chemical compound [Ba].[Cu]=O FFWQPZCNBYQCBT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 1
- 238000007731 hot pressing Methods 0.000 description 1
- 230000002427 irreversible effect Effects 0.000 description 1
- 239000002073 nanorod Substances 0.000 description 1
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- ZLGIYFNHBLSMPS-ATJNOEHPSA-N shellac Chemical compound OCCCCCC(O)C(O)CCCCCCCC(O)=O.C1C23[C@H](C(O)=O)CCC2[C@](C)(CO)[C@@H]1C(C(O)=O)=C[C@@H]3O ZLGIYFNHBLSMPS-ATJNOEHPSA-N 0.000 description 1
- 229940113147 shellac Drugs 0.000 description 1
- 235000013874 shellac Nutrition 0.000 description 1
- 239000004208 shellac Substances 0.000 description 1
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
- H01B12/00—Superconductive or hyperconductive conductors, cables, or transmission lines
- H01B12/02—Superconductive or hyperconductive conductors, cables, or transmission lines characterised by their form
- H01B12/06—Films or wires on bases or cores
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F6/00—Superconducting magnets; Superconducting coils
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
- Y02E40/60—Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
Abstract
本发明公开了一种含有双掺杂相REBCO超导膜及其制备方法，所述REBCO超导膜为在REBCO超导母相中均匀弥散分布两种非超导掺杂相的纳米颗粒，纳米颗粒为两相自组装成的BMO/REBa2Cu3‑xCaxO7核壳结构；其中，所述REBCO中RE为稀土元素，选自Y、Gd、Eu、Sm中的一种或者几种的混合稀土。所述纳米颗粒的直径在10～50nm且在超导层中的体积百分比在3％～20％；本发明旨在克服在第二相掺杂导致的REBCO基体载流能力下降，也能克服重掺杂下第二相团聚现象，能够显著提高REBCO超导膜在低温高磁场下载流能力。
Description
技术领域
本发明涉及超导材料制备技术领域，具体地，涉及含有双掺杂相REBCO超导膜及其制备方法，尤其涉及一种适用于生产含有双掺杂相REBCO超导膜的工艺方法，可以在超导层内部形成核壳结构的纳米颗粒作为人工钉扎相，显著提高超导带材在低温强磁场下载流能力。
背景技术
第二代高温超导稀土钡铜氧(REBCO)膜具有高超导转变温度，高载流能力，高不可逆场等优势，在强场磁体中具有不可替代的优势。近年来，基于REBCO超导膜的强场磁体的紧凑磁约束核聚变发电成为解决人类终极能源问题的战略新兴技术，产业发展迅速。为了提高REBCO膜在外加磁场下的载流能力，引入掺杂相作为钉扎中心是一种最有效的策略之一。钙钛矿结构的BMO作为重要的掺杂第二相，可以在REBCO超导膜内自组装成纳米点、纳米棒或者纳米柱，提高超导膜在场载流能力。然而，由于BMO与REBCO之间有较大的晶格差异，使得在掺杂BMO相与REBCO基体间存在较大的应力场，使得REBCO基体载流能力下降。此外，高掺杂量的BMO会在REBCO基体中团聚，形成大团聚物，无法在低温强磁场下有效提高磁通钉扎能力。REBCO来说，掺杂Ca元素一般是替代RE或者Ba位置，形成具有超导电性物质，通常用于改善晶界电流。研究表明Ca在REBCO中替代位置会受应力影响，高应力情况下Ca更容易置换REBCO中作为载流层的Cu元素形成无超导电性固溶相。本发明通过特殊过程在REBCO中掺杂Ca元素，可以释放掺杂REBCO膜内应力，提高在场载流能力。
发明内容
本发明提供了一种含有双掺杂相REBCO超导膜，其特征在于，
所述的REBCO超导膜为在REBCO超导母相中均匀弥散分布两种非超导掺杂相的纳米颗粒，纳米颗粒为两相自组装形成的核壳结构；
其中，所述REBCO中RE为稀土元素，选自Y、Gd、Eu、Sm中的一种或者几种的混合稀土。
所述纳米颗粒的直径在10～50nm且在超导膜中的体积百分比在3％～20％；
优选地，所述双掺杂相分别为REBa2Cu3-xCaxO7和BaMO3(BMO)。
其中，所述REBa2Cu3-xCaxO7是由掺杂Ca离子部分占据REBCO中CuO面中铜晶格位点形成的无超导电性的物质且x＜1，M选自Zr、Hf、Sn中的一种。
优选地，所述核壳结构中，BMO纳米颗粒为核，直径为9～49nm，REBa2Cu3-xCaxO7为壳，厚度为0.5nm～3nm。
本发明还提供了一种含有双掺杂相REBCO超导膜的制备方法，包括以下步骤：
S1、选择含有BMO以及CaO双掺杂REBCO靶材；
S2、选择带有带有织构的基底；
S3、采用脉冲激光沉积技术将步骤S1的靶材在步骤S2所述的基底上原位沉积，即得含有双掺杂相的REBCO超导膜。
优选地，步骤S1，所述REBCO靶材为纳米晶体靶材，由BMO、CaO以及REBCO纳米晶体粉末混合制成。
其中所述REBCO纳米晶体粉末的晶粒尺寸在200～500nm之间，经XRD测量由谢乐公示计算确定；BMO的体积分数为2.9％～19％；CaO的体积分数为0.1％～1％。
优选地，步骤S3中，所述带有织构的基底为LaAlO3单晶基底，或者为镍基或铜基柔性金属基带。
其中所述金属基带为轧制双轴织构或涂敷有单层或多层氧化物薄膜，氧化物薄膜的结构为CeO2/YSZ/Y2O3，MgO，LaMnO3/MgO/Y2O3/Al-O或CeO2/MgO/Y2O3/Al-O中的一种。
优选地，步骤S3中，准分子激光光束经过匀制器，能量呈平顶波方式分布，在靶材上激光斑点能量为1～2J/cm2。
优选地，步骤S3中，所述原位沉积制备REBCO超导膜的生长速度小于等于30nm/s；以REBCO超导膜出现液相温度(T1)为参考，镀膜温度(Tg)选取时低于T1 50～100摄氏度。
优选地，步骤S3中，所述原位沉积制备的REBCO超导膜的厚度为1-5微米，在4.2K，垂直于超导层表面的10T磁场下临界电流密度Jc大于等于8MA/cm2。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
1、本发明通过在REBCO中掺杂BMO和Ca，使得第二相自组装成BMO/REBa2Cu3-xCaxO7纳米颗粒，REBa2Cu3-xCaxO7能够与REBCO基体很好的匹配，减小了内部应力，有效的降低了由于掺杂引起的REBCO基体的载流能力衰减。
2、本发明的方法使得第二相颗粒形成核壳结构并均匀的分布于REBCO基体中，有效地防止了第二相颗粒的团聚，能提高REBCO中的第二相掺杂量。
3、本发明制备的含有双掺杂相的REBCO膜有用超高的低温高场载流能力，有利于制造高场磁体。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明的双掺杂相REBCO超导膜的截面结构示意图；其中，1为基底，2为REBCO，3为纳米颗粒，4为BMO，5为REBa2Cu3-xCaxO7；
图2为实施例1含有双掺杂相YBCO超导膜的截面结构TEM图；
图3为对比例1制备的掺杂YBCO超导膜的截面结构TEM图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
实施例1
本实施例涉及一种含有双掺杂相的YBCO超导膜，纳米颗粒的体积分数为3％，超导膜的截面结构如图1所示，其中，1为基底，2为YBCO，3为纳米颗粒，4为BaZrO3(BZO)，5为YBa2Cu3-xCaxO7，其制备方法包括如下步骤：
(1)选择含有BZO以及CaO双掺杂YBCO纳米晶体靶材，其中粉末BZO的体积分数为2.9％，CaO的体积分数为0.1％，YBCO纳米晶体使用喷雾热分解法制备，平均晶粒尺寸在500nm，靶材在750摄氏度通过等离子体烧结制备；
(2)选择LaAlO3(001)单晶作为基底；
(3)采用高速脉冲激光沉积技术将步骤(1)的靶材在步骤(2)所述的衬底上原位沉积，沉积过程准分子激光光束经过匀制器，能量呈平顶波方式分布，在靶材上激光斑点能量为1J/cm2，生长速度为20nm/s，镀膜温度选取为800℃，含有双掺杂相的YBCO超导膜。
采用实施例1所述方法制备的超导膜的厚度为1微米，YBCO超导膜含有均匀分布的由10nm BZO作为核以及0.5nm YBa2Cu2.9Ca0.1O7作为壳的核壳结构第二相纳米颗粒，其截面的透射电子显微镜照片如图2所示，超导膜在场载流量在4.2K，垂直于超导层表面的10T磁场下为8MA/cm2。
实施例2
本实施例涉及一种含有双掺杂相的GdBCO超导膜，纳米颗粒的体积分数为5％，其制备方法包括如下步骤：
(1)选择含有BaHfO3(BHO)以及Ca双掺杂GdBCO靶材，其中BHO的体积分数为4.7％，CaO的体积分数为0.3％，GdBCO纳米晶体使用喷雾热分解法制备，平均晶粒尺寸在200nm，靶材在750摄氏度通过等离子体烧结制备；
(2)选择MgO双轴织构缓冲层的镍基合金基带作为基底；
(3)采用高速脉冲激光沉积技术将步骤(1)的靶材在步骤(2)所述的衬底上原位沉积，沉积过程准分子激光光束经过匀制器，能量呈平顶波方式分布，在靶材上激光斑点能量为1J/cm2，生长速度为10nm/s，镀膜温度选取为830℃，含有双掺杂相的GdBCO超导膜。
采用实施例2所述方法制备的超导膜的厚度为3微米，GdBCO超导膜含有均匀分布的由20nm BHO作为核以及0.8nm GdBa2Cu2.9Ca0.1O7作为壳的核壳结构第二相纳米颗粒，超导膜在场载流量在4.2K，垂直于超导层表面的10T磁场下为10MA/cm2。
实施例3
本实施例涉及一种含有双掺杂相的EuBCO超导膜，纳米颗粒的体积分数为10％，其制备方法包括如下步骤：
(1)选择含有BaSnO3(BSO)以及CaO双掺杂EuBCO靶材，其中BSO的体积分数为9.5％，CaO的体积分数为0.5％，EuBCO纳米晶体使用喷雾热分解法制备，平均晶粒尺寸在500nm，靶材在750摄氏度通过等离子体烧结制备；
(2)选择LaMnO3/MgO/Y2O3/Al-O双轴织构缓冲层的镍基合金基带作为基底；
(3)采用高速脉冲激光沉积技术将步骤(1)的靶材在步骤(2)所述的衬底上原位沉积，沉积过程准分子激光光束经过匀制器，能量呈平顶波方式分布，在靶材上激光斑点能量为1J/cm2，生长速度为30nm/s，镀膜温度选取为780℃含有双掺杂相的EuBCO超导膜。
采用实施例3所述方法制备的超导膜的厚度为2微米，EuBCO超导膜含有均匀分布的由40nm BSO作为核以及2nm EuBa2Cu2.7Ca0.3O7作为壳的核壳结构第二相纳米颗粒，超导膜在场载流量在4.2K，垂直于超导层表面的10T磁场下为9MA/cm2。
实施例4
本实施例涉及一种含有双掺杂相的SmBCO超导膜，纳米颗粒的体积分数为15％，其制备方法包括如下步骤：
(1)选择含有BSO以及CaO双掺杂SmBCO靶材，其中BSO的体积分数为14％，CaO的体积分数为1％，SmBCO纳米晶体使用喷雾热分解法制备，平均晶粒尺寸在450nm，靶材在750摄氏度通过等离子体烧结制备；
(2)选择CeO2/YSZ/Y2O3双轴织构缓冲层的镍基合金作为基底；
(3)采用高速脉冲激光沉积技术将步骤(1)的靶材在步骤(2)所述的衬底上原位沉积，沉积过程准分子激光光束经过匀制器，能量呈平顶波方式分布，在靶材上激光斑点能量为2J/cm2，生长速度为5nm/s，镀膜温度选取为800℃，含有双掺杂相的SmBCO超导膜。
采用实施例4所述方法制备的超导膜的厚度为5微米，SmBCO超导膜含有均匀分布。由40nm BSO作为核以及2nm SmBa2Cu2.5Ca0.sO7作为壳的核壳结构第二相纳米颗粒，超导膜在场载流量在4.2K，垂直于超导层表面的10T磁场下为8MA/cm2。
实施例5
本实施例涉及一种含有双掺杂相的Gd0.5Sm0.5BaCuO(GdSmBCO)超导膜，纳米颗粒的体积分数为20％，其制备方法包括如下步骤：
(1)选择含有BHO以及Ca双掺杂GdSmBCO靶材，其中BHO的体积分数为19％，CaO的体积分数为1％，GdSmBCO纳米晶体使用喷雾热分解法制备，平均晶粒尺寸在300nm，靶材在750摄氏度通过等离子体烧结制备；
(2)选择CeO2/MgO/Y2O3/Al-O双轴织构缓冲层的铜基金属基带作为基底；
(3)采用高速脉冲激光沉积技术将步骤(1)的靶材在步骤(2)所述的衬底上原位沉积，沉积过程准分子激光光束经过匀制器，能量呈平顶波方式分布，在靶材上激光斑点能量为2J/cm2，生长速度为10nm/s，镀膜温度选取为750℃含有双掺杂相的GdSmBCO超导膜。
采用实施例5所述方法制备的超导膜的厚度为1微米，GdSmBCO超导膜含有均匀分布由50nm BHO作为核以及3nm GdSmBa2Cu2CaO7作为壳的核壳结构第二相纳米颗粒，超导膜在场载流量在4.2K，垂直于超导层表面的10T磁场下为10MA/cm2。
对比例1
本对比例涉及一种含混合人工钉扎相的YBCO超导膜，所述方法与实施例1基本相同，不同之处仅在于：靶材为BZO以及CaO双掺杂YBCO靶材，YBCO晶粒尺寸为5um，粉末BZO的体积分数为2.9％，CaO的体积分数为0.1％，靶材在880℃下通过热压法制备。
所得YBCO超导膜中BZO结构为柱状第二相结构，未观察到Ca掺杂相，其截面的透射电子显微镜照片如图3所示，该超导膜在场载流量在4.2K，垂直于超导层表面的10T磁场下为3MA/cm2。
对比例2
本对比例涉及一种含混合人工钉扎相的YBCO超导膜，所述方法与实施例1基本相同，不同之处仅在于：生长速度为50nm/s。
所得YBCO超导膜中BZO为短棒状，YBa2Cu2.9Ca0.1O7为纳米颗粒，该超导膜在场载流量在4.2K，垂直于超导层表面的10T磁场下为1.3MA/cm2。
对比例3
本对比例涉及一种含混合人工钉扎相的YBCO超导膜，所述方法与实施例1基本相同，不同之处仅在于：激光未经过匀制器。
所得YBCO超导膜中BZO为柱状结构，未观察到Ca掺杂相，该超导膜在场载流量在4.2K，垂直于超导层表面的10T磁场下为2.1MA/em2。
对比例4
本对比例涉及一种含人工钉扎相的EuBCO超导膜，所述方法与实施例3基本相同，不同之处仅在于：本对比例中，镀膜温度选取为900℃。
所得EuBCO超导膜中BHO第二相发生团聚，该超导膜在场载流量在4.2K，垂直于超导层表面的10T磁场下为0.5MA/cm2。
对比例5
本对比例涉及一种含混合人工钉扎相的YBCO超导膜，所述方法与实施例1基本相同，不同之处仅在于：靶材中掺杂体积分数为3％的BZO，未加入CaO掺杂物。
所得YBCO超导膜中BZO结构为柱状第二相结构，该超导膜在场载流量在4.2K，垂直于超导层表面的10T磁场下为2MA/cm2。
对比例6
本对比例涉及一种含人工钉扎相的GdSmBCO超导膜，所述方法与实施例5基本相同，不同之处仅在于：本对比例中，靶材中掺杂体积分数为20％的BHO，未加入CaO掺杂物。
所得GdSmBCO超导膜中BHO第二相发生团聚，该超导膜在场载流量在4.2K，垂直于超导层表面的10T磁场下为0.8MA/cm2。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。
Claims (10)
1.一种含双掺杂相REBCO超导膜，其特征在于，
所述REBCO超导膜为在REBCO超导母相中均匀弥散分布非超导掺杂相的纳米颗粒，纳米颗粒为两相自组装形成的核壳结构；
其中，REBCO中RE为稀土元素，选自Y、Gd、Eu、Sm中的一种或者几种的混合稀土。
2.根据权利要求1所述的含双掺杂相REBCO超导膜，其特征在于，所述纳米颗粒直径在10～50nm，且纳米颗粒在超导膜中的体积百分比在3％～20％。
3.根据权利要求1所述的含双掺杂相REBCO超导膜，其特征在于，所述双掺杂相分别为REBa2Cu3-xCaxO7和BMO；其中，所述REBa2Cu3-xCaxO7是由掺杂Ca离子部分占据REBCO中CuO面中铜晶格位点形成的无超导电性的物质，且x＜1，M选自Zr、Hr、Sn中的一种。
4.根据权利要求1所述的含双掺杂相REBCO超导膜，其特征在于，所述核壳结构中，BMO纳米颗粒为核，直径为9～49nm；REBa2Cu3-xCaxO7为壳，厚度为0.5nm～3nm。
5.一种根据权利要求1-4中任一项所述的含双掺杂相REBCO超导膜的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
S1、选择含有BMO以及CaO双掺杂REBCO靶材；
S2、选择带有织构的基底；
S3、采用脉冲激光沉积法将步骤S1的靶材在步骤S2所述的基底上原位沉积，即得含有双掺杂相的REBCO超导膜。
6.根据权利要求5所述的含双掺杂相REBCO超导膜的制备方法，其特征在于，步骤S1，所述REBCO靶材为纳米晶体靶材，由BMO、CaO以及REBCO纳米晶体粉末混合制成；REBCO纳米晶体的平均晶粒尺寸在200～500nm之间，经XRD测量由谢乐公示计算确定；所述双掺杂REBCO靶材中BMO的体积分数为2.9％～19％；CaO的体积分数为0.1％～1％。
7.根据权利要求5所述的含双掺杂相REBCO超导膜的制备方法，其特征在于，步骤S2中，所述带有织构的基底为LaAlO3单晶基底，或者为镍基或铜基柔性金属基带；所述金属基带为轧制双轴织构或涂敷有单层或多层氧化物薄膜，氧化物薄膜的结构为CeO2/YSZ/Y2O3，MgO，LaMnO3/MgO/Y2O3/A1-O或CeO2/MgO/Y2O3/A1-O。
8.根据权利要求4所述的含双掺杂相REBCO超导膜的制备方法，其特征在于，步骤S3中，准分子激光光束经过匀制器，能量呈平顶波方式分布，在靶材上激光斑点能量为1～2J/cm2。
9.根据权利要求4所述的含双掺杂相REBCO超导膜的制备方法，其特征在于，步骤S3中，原位沉积制备REBCO超导膜的生长速度小于等于30nm/s；以REBCO超导膜出现液相温度T1为参考，镀膜温度Tg选取低于T1 50～100摄氏度。
10.根据权利要求4所述的含双掺杂相REBCO超导膜的制备方法，其特征在于，步骤S3中，原位沉积制备的REBCO超导膜的厚度为1-5微米，在4.2K，垂直于超导层表面的10T磁场下临界电流密度Jc大于等于8MA/cm2。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310096555.XA CN117079888B (zh) | 2023-02-07 | 2023-02-07 | 一种含有双掺杂相rebco超导膜及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310096555.XA CN117079888B (zh) | 2023-02-07 | 2023-02-07 | 一种含有双掺杂相rebco超导膜及其制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN117079888A true CN117079888A (zh) | 2023-11-17 |
| CN117079888B CN117079888B (zh) | 2024-03-22 |
Family
ID=88704924
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202310096555.XA Active CN117079888B (zh) | 2023-02-07 | 2023-02-07 | 一种含有双掺杂相rebco超导膜及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN117079888B (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117854829A (zh) * | 2024-02-01 | 2024-04-09 | 中国科学院赣江创新研究院 | 一种中高熵超导材料及其制备方法与应用 |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1842838A2 (de) * | 2006-04-07 | 2007-10-10 | Leibniz-Institut für Festkörper- und Werkstoffforschung E.V. | Pulvermaterialien für die MGB2-Supraleiterherstellung und Verfahren zur Herstellung dieser Pulver materialien |
| CN105741971A (zh) * | 2016-03-01 | 2016-07-06 | 河北大学 | 一种纳米结构超导复合薄膜及其制备方法 |
| CN106128669A (zh) * | 2016-06-29 | 2016-11-16 | 曲靖焜南科技有限公司 | 掺杂核壳纳米微粒制备磁性石墨烯复合材料的方法 |
| CN107922208A (zh) * | 2016-02-26 | 2018-04-17 | 株式会社东芝 | 氧化物超导体及其制造方法 |
| US10759084B1 (en) * | 2015-06-16 | 2020-09-01 | Oceanit Laboratories, Inc. | Methods for material synthesis and manufacturing using shock consolidation |
| CN112259673A (zh) * | 2020-10-19 | 2021-01-22 | 上海超导科技股份有限公司 | 一种含混合人工钉扎相的(re,y)-123超导膜及其制备方法 |
| CN112262330A (zh) * | 2018-03-09 | 2021-01-22 | 印度科学研究院 | 超导块、超导纳米晶体、超导器件及其方法 |
| CN112839742A (zh) * | 2018-10-14 | 2021-05-25 | 金属氧化物技术有限责任公司 | 没有柱状缺陷的超导体磁通钉扎 |
-
2023
- 2023-02-07 CN CN202310096555.XA patent/CN117079888B/zh active Active
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1842838A2 (de) * | 2006-04-07 | 2007-10-10 | Leibniz-Institut für Festkörper- und Werkstoffforschung E.V. | Pulvermaterialien für die MGB2-Supraleiterherstellung und Verfahren zur Herstellung dieser Pulver materialien |
| US10759084B1 (en) * | 2015-06-16 | 2020-09-01 | Oceanit Laboratories, Inc. | Methods for material synthesis and manufacturing using shock consolidation |
| CN107922208A (zh) * | 2016-02-26 | 2018-04-17 | 株式会社东芝 | 氧化物超导体及其制造方法 |
| CN105741971A (zh) * | 2016-03-01 | 2016-07-06 | 河北大学 | 一种纳米结构超导复合薄膜及其制备方法 |
| CN106128669A (zh) * | 2016-06-29 | 2016-11-16 | 曲靖焜南科技有限公司 | 掺杂核壳纳米微粒制备磁性石墨烯复合材料的方法 |
| CN112262330A (zh) * | 2018-03-09 | 2021-01-22 | 印度科学研究院 | 超导块、超导纳米晶体、超导器件及其方法 |
| CN112839742A (zh) * | 2018-10-14 | 2021-05-25 | 金属氧化物技术有限责任公司 | 没有柱状缺陷的超导体磁通钉扎 |
| CN112259673A (zh) * | 2020-10-19 | 2021-01-22 | 上海超导科技股份有限公司 | 一种含混合人工钉扎相的(re,y)-123超导膜及其制备方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| YUE ZHAO, X. TANG, W. WU, AND J.-C. GRIVEL: "《Influence of Substrate-Film Reactions on YBCO Grown by Fluorine-Free MOD Route》", 《IEEE TRANSACTIONS ON APPLIED SUPERCONDUCTIVITY》, vol. 27, no. 4, 30 June 2017 (2017-06-30) * |
| 权雪玲，储静远，赵跃: "《采用无氟MOD 法在织构金属基带上生长YBCO 超导薄膜的研究》", 《人工晶体学报》, vol. 47, no. 11, 30 November 2018 (2018-11-30), pages 2399 - 2402 * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117854829A (zh) * | 2024-02-01 | 2024-04-09 | 中国科学院赣江创新研究院 | 一种中高熵超导材料及其制备方法与应用 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN117079888B (zh) | 2024-03-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Jha et al. | Superconductive RE BCO thin films and their nanocomposites: The role of rare-Earth oxides in promoting sustainable energy | |
| US8354136B2 (en) | Thick superconductor films with improved performance | |
| JP5057784B2 (ja) | ナノドットフラックス・ピン止めセンターを有する酸化物膜 | |
| US6610413B2 (en) | Biaxially textured articles formed by powder metallurgy | |
| US8119571B2 (en) | High performance electrical, magnetic, electromagnetic and electrooptical devices enabled by three dimensionally ordered nanodots and nanorods | |
| US20010056041A1 (en) | Architecture for high critical current superconducting tapes | |
| EP2234121A1 (en) | Re-based oxide superconducting rod material and process for producing the re-based oxide superconducting rod material | |
| US20130196856A1 (en) | Iron based superconducting structures and methods for making the same | |
| JP5415696B2 (ja) | 機能が向上された厚膜超伝導フィルム | |
| CN117079888B (zh) | 一种含有双掺杂相rebco超导膜及其制备方法 | |
| JP2008514545A5 (zh) | ||
| US7902119B2 (en) | Porous ceramic high temperature superconductors and method of making same | |
| Gantepogu et al. | Improvement of the value and anisotropy of critical current density in GdBa2Cu3O7-δ coated conductors with self-assembled 3-dimensional BaZrO3 nanostructure | |
| CN112259673B (zh) | 一种含混合人工钉扎相的(re,y)-123超导膜及其制备方法 | |
| Tsai et al. | Flux pinning properties in YBCO thin films with self-aligned magnetic nanoparticles | |
| Yoshida et al. | High Critical Current Density in High Field in Sm1 Ba2 x Cu3 O6 Thin Films | |
| Goyal et al. | Optimal, Nanodefect Configurations via Strain-Mediated Assembly for Optimized Vortex-Pinning in Superconducting Wires from 5K-77K | |
| US11770983B2 (en) | Method for making Y123 superconducting material | |
| Ozturk et al. | Examination of pairing mechanism, orbital hybridization, stabilization and magnetization behavior of Tb/Y and Zn/Cu partially substituted Y-123 Superconductors | |
| Zhang et al. | Effect of Er/Y addition on the growth and superconductivity of Bi2212 films | |
| JP4011131B2 (ja) | テープ状酸化物超電導線材ならびにそれを用いた超電導マグネットおよび電流リード | |
| Muralidhar et al. | Submicron size Gd2BaCuO5 particles as source for large critical current densities in (Nd0. 33Eu0. 33Gd0. 33) Ba2Cu3Oy | |
| Wang et al. | Development of metal-organic deposition-derived second-generation high-temperature superconductor tapes and artificial flux pinning | |
| 오원재 | Characteristic pinning properties of REBa2Cu3O7-δ (RE= Eu and Gd) films by the PLD and RCE-DR process | |
| Çakır et al. | Changing of the excess conductivity near the irreversibility temperature of the top seeded YBa2Cu3O7− x |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |