高温超导材料论文 最新
高温超导材料的最新研究

高温超导材料的最新研究高温超导材料是指能在相对较高的温度下表现出超导特性的物质。
与传统低温超导材料相比,高温超导材料具有更高的临界温度和更简单、便利的制备工艺,因此被广泛研究和应用。
本文将介绍高温超导材料的最新研究进展,包括其基本原理、主要类别以及各类材料的最新研究成果。
基本原理超导现象是指在低温下某些金属和化合物的电阻突然变为零,并且磁场在材料内部完全排除的现象。
传统低温超导材料的临界温度一般在几个开尔文以下,而高温超导材料则可以在液氮温度(77开尔文)以上达到超导态。
这种突破给超导技术的实际应用带来了革命性的变化。
目前,关于高温超导机制的理论尚不完善,但普遍认为其与电子对相关效应密切相关。
一种被广泛接受的解释是,在某些复杂氧化物材料中,由于电子分布和晶格结构之间的相互作用,电子会形成库珀对(Cooper pair),从而引起超导现象。
主要类别高温超导材料可以分为铜基、铁基、钴基等几类。
其中,铜基高温超导体是最早被发现和研究的类别,其典型代表是YBa2Cu3O7-x(YBCO)和Bi2Sr2CaCu2O8+x(BSCCO)等化合物。
这些材料具有较高的临界温度和良好的工程可塑性,已经在许多领域得到广泛应用。
近年来,铁基高温超导材料受到了极大关注。
该类材料由于晶格结构复杂而引起科学家们浓厚兴趣,并且具有与铜基材料相近甚至更高的临界温度。
铁基高温超导体的代表性物质包括LaFeAsO、BaFe2As2等。
钴基高温超导体则是最新被发现和研究的一类材料。
这类物质具有自旋三重简并性等特点,在其晶格结构中存在着一些特殊的超导对称性。
目前对钴基高温超导材料的研究仍处于初级阶段,但其临界温度已能达到数十开尔文。
最新研究进展铜基高温超导材料近年来,关于铜基高温超导材料的研究主要集中在改善其电流输运性能和稳定性方面。
例如,科学家们通过控制样品形貌和微观缺陷来改善YBCO薄膜的电流密度和临界电流密度。
此外,还有一些研究致力于理解铜基高温超导材料中电子对形成机制以及配位异质结构对其性能的影响。
超导材料论文

超导材料一、超导材料的基本介绍1973年,人们发现了超导合金――铌锗合金,其临界超导温度为23.2K,该记录保持了13年。
1986年,设在瑞士苏黎世的美国IBM公司的研究中心报道了一种氧化物(镧-钡-铜-氧)具有35K的高温超导性,打破了传统“氧化物陶瓷是绝缘体”的观念,引起世界科学界的轰动。
此后,科学家们争分夺秒地攻关,几乎每隔几天,就有新的研究成果出现。
1986年底,美国贝尔实验室研究的氧化物超导材料,其临界超导温度达到40K,液氢的“温度壁垒”(40K)被跨越。
1987年2月,美国华裔科学家朱经武和中国科学家赵忠贤相继在钇-钡-铜-氧系材料上把临界超导温度提高到90K以上,液氮的禁区(77K)也奇迹般地被突破了。
1987年底,铊-钡-钙-铜-氧系材料又把临界超导温度的记录提高到125K。
从1986-1987年的短短一年多的时间里,临界超导温度竟然提高了100K以上,这在材料发展史,乃至科技发展史上都堪称是一大奇迹!高温超导材料的不断问世,为超导材料从实验室走向应用铺平了道路。
二·、超导材料的分类超导材料按其化学成分可分为元素材料、合金材料、化合物材料和超导陶瓷。
①超导元素:在常压下有28种元素具超导电性,其中铌(Nb)的Tc最高,为9.26K。
电工中实际应用的主要是铌和铅(Pb,Tc=7.201K),已用于制造超导交流电力电缆、高Q值谐振腔等。
②合金材料:超导元素加入某些其他元素作合金成分,可以使超导材料的全部性能提高。
如最先应用的铌锆合金(Nb-75Zr),其Tc为10.8K,Hc为8.7特。
继后发展了铌钛合金,虽然Tc稍低了些,但Hc高得多,在给定磁场能承载更大电流。
其性能是Nb-33Ti,Tc=9.3K,Hc=11.0特;Nb-60Ti,Tc=9.3K,Hc=12特(4.2K)。
目前铌钛合金是用于7~8特磁场下的主要超导磁体材料。
铌钛合金再加入钽的三元合金,性能进一步提高,Nb-60Ti-4Ta的性能是,Tc=9.9K,Hc=12.4特(4.2K);Nb-70Ti-5Ta的性能是,Tc=9.8K,Hc=12.8特。
高温超导材料的研究进展前沿科研论文解读

高温超导材料的研究进展前沿科研论文解读超导材料是一类在极低温下表现出电阻为零的特殊材料。
长期以来,科学家们一直在寻找一种能够在高温下实现超导的材料。
这是因为高温超导材料具有适用范围广、成本低廉等优势。
最近,一篇名为《高温超导材料的研究进展》的科研论文在该领域引起了广泛关注。
本文将对这篇论文进行解读,侧重探讨其中的新发现和前沿科研进展。
首先,该论文介绍了高温超导材料的背景和现状。
在这个部分,论文指出了传统超导材料的局限性,如低温要求和高昂的制冷成本。
这推动了科学家们积极寻找新型的高温超导材料。
随后,论文详细解读了一些在这一领域取得的重要突破。
其次,论文重点介绍了一种新型高温超导材料的研究成果。
该材料基于铜氧化物,并通过掺入其他元素来改变其结构和性能。
通过实验和理论计算,研究团队发现这种材料在高温下能够表现出超导的特性,并成功阐释了其超导机制。
这一发现为高温超导技术的应用提供了新的方向。
进一步,论文对其他几个具有潜力的高温超导材料进行了解读。
其中,一种基于铁的超导材料被认为具有较高的超导转变温度和较好的电流传输性能。
论文详细介绍了这种材料的结构特点和关键性质,并对其制备方法进行了讨论。
此外,还介绍了一种基于镁的高温超导材料和一种基于二硫化钴的高温超导材料。
这些材料的研究成果使得高温超导技术的应用领域更加广泛。
在论文的后半部分,作者讨论了高温超导材料的应用前景。
他们认为高温超导技术将在电力输送、磁共振成像和能源存储等领域得到广泛应用。
尤其是在电力输送方面,高温超导材料的使用可以显著减少输电损耗,提高电网可靠性。
总的来说,这篇科研论文对高温超导材料的研究进展进行了详尽解读。
通过介绍了一种基于铜氧化物的高温超导材料以及其他几种有潜力的候选材料,论文彰显了高温超导技术的巨大潜力和应用前景。
科学家们对高温超导材料的研究努力不断推动着这一领域的发展,相信在不久的将来,高温超导技术将得到更加广泛的应用。
超导材料论文

超导材料研究综述研究的目的与意义:超导材料是一种具有超导特性的新型材料,它在一定低温条件下能排斥磁力线并且呈现出电阻为零的现象。
超导材料由于具有零电阻、完全抗磁性和超导隧道效应等优异的特性,高温超导材料的用途非常广阔,大致可分为三类:大电流应用、电子学应用和抗磁性应用。
大电流应用即超导发电、输电和储能;电子学应用包括超导计算机、超导天线、超导器件等;抗磁性主要应用于磁悬浮列车和热核聚变反应堆等。
国内外发展现状:随着一代及二代高温超导材料的产业化,超导材料的应用形势也逐渐明朗起来。
本文即从超导材料产业化最新动态入手,比较了一代及二代高温超导材料的优劣势,对两代超导材料的应用前景进行了分析,并详细介绍了超导在舰船及风电领域的应用动态,而上述领域被业界普遍认为是最有可能率先实现超导应用的两大领域。
实验方法:为了合理解释含稀土离子的高温超导材料的电子顺磁共振谱,从晶体场理论出发,给出晶体材料中稀土离子的微扰公式,阐述了高温超导材料中稀土Kramers离子的自旋哈密顿参量理论,并计算给出了稀土离子Re3+的电子顺磁共振(electron paramagnetie resonance,EPR)参量g因子和超精细结构常数A。
计算结果与实验谱线符合较好,说明所采用的微扰公式和理论处理方法是有效和合理的。
结论:研究表明,对高温超导材料中Re3+的自旋哈密顿参量进行精确解释,通常应该考虑到二阶微扰项的贡献。
由于高温超导材料具有零电阻性、通电能力强、体积小、重量轻和完全抗磁性等特性,随着社会节能减排压力的日益增加和社会深层次发展的需求,其应用范围将从大功率输电电缆、电机等技术领域,逐步进入有色金属方面的研究。
在国家"十二五"发展规划的高端装备制造业中,高品质工业铝型材产品是实现大飞机、汽车、轨道交通列车、航天、军工、船舶等工业先进装备技术升级和国产化目标的关键基础材料。
由于使用铝合金装备的轨道交通机车可降低车辆质量50%,实现节能约12%,增加运力10%左右,加之发达国家铝合金型材加工水平发展较快,铝合金在车体质量中的比重不断增加。
高温超导材料论文最新

高温超导材料研究摘要:简要介绍了高温超导材料及其发展历史,对超导材料的发展现状和用途进行说明,对目前超导材料的主要研制方法进行了分析。
关键词:超导材料研究进展高温应用一、高温超导材料的发展历史高温超导材料一般是指临界温度在绝对温度77K以上、电阻接近零的超导材料,通常可以在廉价的液氮(77K)制冷环境中使用,主要分为两种:钇钡铜氧(YBCO和铋锶钙铜氧(BSCCO)钇钡铜氧一般用于制备超导薄膜,应用在电子、通信等领域;铋锶钙铜氧主要用于线材的制造。
1911年,荷兰莱顿大学的卡末林•昂尼斯意外地发现,将汞冷却到-268.98 ° 邙寸,汞的电阻突然消失;后来他又发现许多金属和合金都具有与上述汞相类似的低温下失去电阻的特性,由于它的特殊导电性能,卡末林•昂尼斯称之为超导态,他也因此获得了1913年诺贝尔奖。
1933年,荷兰的迈斯纳和奥森菲尔德共同发现了超导体的另一个极为重要的性质,当金属处在超导状态时,这一超导体内的磁感应强度为零,却把原来存在于体内的磁场排挤出去。
对单晶锡球进行实验发现:锡球过渡到超导状态时,锡球周围的磁场突然发生变化,磁力线似乎一下子被排斥到超导体之外去了,人们将这种现象称之为“迈斯纳效应”。
自卡麦林・昂尼斯发现汞在4.2K附近的超导电性以来,人们发现的新超导材料几乎遍布整个元素周期表,从轻元素硼、锂到过渡重金属铀系列等。
超导材料的最初研究多集中在元素、合金、过渡金属碳化物和氮化物等方面。
至1973年,发现了一系列A15型超导体和三元系超导体,如Nd Sn V3 Ga Nb a Ge,其中Nb s Ge 超导体的临界转变温度(T c)值达到23.2K o以上超导材料要用液氦做致冷剂才能呈现超导态,因而在应用上受到很大限制。
1986年,德国科学家柏诺兹和瑞士科学家穆勒发现了新的金属氧化物超导材料即钡镧铜氧化物(La-BaCuO),其T c为35K,第一次实现了液氮温区的高温超导。
超导材料论文

超导材料论文超导材料是一种在低温下表现出无电阻和完全抗磁性的材料,具有许多重要的应用价值。
自从超导现象被发现以来,科学家们一直在探索各种材料和方法,以寻找更高温度下的超导体,以便将其应用于实际生产中。
本文将介绍超导材料的基本原理、应用前景和最新研究进展。
超导现象最早是在1911年由荷兰物理学家海克·卡梅林·奥恩斯·德·哈斯发现的。
他发现在液体氦的温度下,汞的电阻突然消失,这一现象被称为超导。
之后,人们又陆续发现了许多其他材料在低温下也会出现超导现象,如铅、铟、锡等。
超导的出现引起了科学界的广泛关注,人们开始研究超导现象的原理,并希望能够找到更高温度下的超导材料。
超导材料的应用前景非常广阔,其中最重要的应用之一就是超导磁体。
利用超导磁体可以制造出非常强大的磁场,这对于核磁共振成像、粒子加速器等领域具有重要意义。
此外,超导材料还可以用于制造超导电缆,用于输电线路,可以大大减少电能的损耗。
另外,超导材料还可以用于制造超导电动机、超导发电机等设备,具有很高的经济和社会效益。
近年来,科学家们在寻找更高温度下的超导材料方面取得了一些重要进展。
最为引人注目的是铜基氧化物超导体的发现,这种材料在液氮温度下就能表现出超导现象,大大提高了超导材料的工作温度。
此外,人们还发现了镁二硼化物、铁基超导体等新型超导材料,这些材料的发现为超导技术的应用提供了新的可能性。
总的来说,超导材料具有重要的科学研究意义和广阔的应用前景。
虽然目前超导材料的工作温度还比较低,但是随着科学技术的不断发展,相信人们一定能够找到更高温度下的超导材料,并将其应用于更多领域,为人类社会的发展做出更大的贡献。
通过对超导材料的基本原理、应用前景和最新研究进展的介绍,我们可以看到超导材料在科学研究和实际应用中的重要性。
相信随着科学技术的不断进步,超导材料一定会有更广泛的应用,为人类社会带来更多的益处。
ReBCO超导材料及各国超导产业发展范文

ReBCO超导材料及各国超导产业发展ReBCO超导材料及各国超导产业发展1986年,高温超导体的发现,使得铋锶钙铜氧超导材料得到了深入的研究,并在多个超导样机与示范线中得以应用,但BSCCO材料本身的特性及原料成本限制了其大规模应用。
由稀土、钡、铜、氧元素组成的第2代的高温超导材料,统写为ReBCO,可以在较高的温度与磁场下使用,在性能上具有明显优势,同时随着工艺的成成熟,成本也有望低于B B SCCO,因而成为新新的研究重点。
稀土元元素是一类元素的合称,,包括元素钪、钇和镧系系元素,共17种元素。
因此,在ReBCO化化学式中,Re可被任一一稀土元素替代,如钇、、钆、钐等。
YBCO是是目前研究最多,并已成成功实现商品化的第2代代高温超导材料,带材是是最主要的应用形式。
不不管Re被哪一种具体元元素替代,ReBCO超超导带材的结构都包括基基板、缓冲层、超导层和和保护层。
以YBCO高高温超导带为例,对R e e BCO超导带材的结构构作进一步的阐述。
Y Y BCO超导带材是在合合金基板上沉积YBC O O超导薄膜,基板材料一一般为镍合金,如哈氏合合金。
超导层与基板之间间具有缓冲层,缓冲层为为YBCO的生长提供织织构模板,有益于提高Y Y BCO的载流能力。
缓缓冲层又可细分为籽晶层层、阻挡层及模板层。
为为了保护超导层,通常还还需在YBCO层上制备备一层或多层保护层。
真空沉积技术是制备缓缓冲层的主流方法,以离离子束辅助沉积最为典型型,溅射法、脉冲激光沉沉积法、蒸发法等常规真真空制膜技术也可用于缓缓冲层的制备,常见的缓缓冲层材料有氧化铈、钇钇稳定氧化锆、钆锆氧化化物、氧化镁等,具体见见表1[1-3]。
超导导层是实现超导性能的核核心层,PLD及TF A A MOD 是目前最主要的的制备方法。
相比于P L L D法,TFA-MO D D法更适合规模化制备R R eBCO超导薄膜,是是当前重点发展方向之一一[4]。
材料化学中的高温超导材料研究

材料化学中的高温超导材料研究材料化学作为一门交叉学科,涉及到材料的合成、结构与性能等方面的研究。
而高温超导材料的研究则是材料化学中的一个重要领域。
高温超导材料是指在相对较高的温度下表现出超导性的材料,其研究对于能源领域和电子技术的发展具有重要意义。
高温超导材料的发现可以追溯到1986年,当时科学家们在铜氧化物中发现了高温超导现象。
这一发现引起了广泛的关注和研究。
在此之前,人们普遍认为超导材料只能在极低的温度下才能表现出超导性。
因此,高温超导材料的发现给超导技术的应用带来了巨大的希望。
高温超导材料的研究主要集中在铜氧化物和铁基超导材料两个方面。
铜氧化物是最早被发现的高温超导材料,其超导转变温度可以达到液氮温度以下。
铁基超导材料则是近年来研究的热点,其超导转变温度更高,甚至可以达到室温以上。
这些高温超导材料的研究不仅涉及到合成方法的改进,还包括对材料结构和性能的深入研究。
在高温超导材料的研究中,合成方法是一个关键的环节。
目前,常用的合成方法包括固相法、溶胶-凝胶法和水热法等。
固相法是最传统的合成方法,通过高温反应将原料中的元素进行反应,形成超导材料。
溶胶-凝胶法则是一种溶液中的化学反应方法,通过控制反应条件和添加剂来合成高温超导材料。
水热法则是利用高温高压的水环境,在水溶液中进行反应合成超导材料。
这些合成方法的不断改进和优化,可以提高材料的结晶度和化学纯度,从而提高材料的超导性能。
除了合成方法的改进,对高温超导材料的结构和性能的研究也是非常重要的。
高温超导材料的结构复杂多样,包括各种晶体结构和化学组成。
通过对材料的结构进行分析和表征,可以揭示材料的超导机制和性能的来源。
例如,通过X射线衍射和电子显微镜等技术,可以确定材料的晶体结构和晶格参数。
通过核磁共振和电子自旋共振等技术,可以研究材料中的电子结构和自旋状态。
这些结构和性能的研究可以为材料的设计和改进提供重要的参考。
高温超导材料的研究不仅在理论上有重要意义,还具有广泛的应用前景。
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高温超导材料研究摘要:简要介绍了高温超导材料及其发展历史,对超导材料的发展现状和用途进行说明,对目前超导材料的主要研制方法进行了分析。
关键词:超导材料研究进展高温应用一、高温超导材料的发展历史高温超导材料一般是指临界温度在绝对温度77K以上、电阻接近零的超导材料,通常可以在廉价的液氮(77K)制冷环境中使用,主要分为两种:钇钡铜氧(YBCO)和铋锶钙铜氧(BSCCO)。
钇钡铜氧一般用于制备超导薄膜,应用在电子、通信等领域;铋锶钙铜氧主要用于线材的制造。
1911年,荷兰莱顿大学的卡末林·昂尼斯意外地发现,将汞冷却到-268.98°C时,汞的电阻突然消失;后来他又发现许多金属和合金都具有与上述汞相类似的低温下失去电阻的特性,由于它的特殊导电性能,卡末林·昂尼斯称之为超导态,他也因此获得了1913年诺贝尔奖。
1933年,荷兰的迈斯纳和奥森菲尔德共同发现了超导体的另一个极为重要的性质,当金属处在超导状态时,这一超导体内的磁感应强度为零,却把原来存在于体内的磁场排挤出去。
对单晶锡球进行实验发现:锡球过渡到超导状态时,锡球周围的磁场突然发生变化,磁力线似乎一下子被排斥到超导体之外去了,人们将这种现象称之为“迈斯纳效应”。
自卡麦林·昂尼斯发现汞在4.2K附近的超导电性以来,人们发现的新超导材料几乎遍布整个元素周期表,从轻元素硼、锂到过渡重金属铀系列等。
超导材料的最初研究多集中在元素、合金、过渡金属碳化物和氮化物等方面。
至1973年,发现了一系列A15型超导体和三元系超导体,如Nb3Sn、V3Ga、Nb3Ge,其中Nb3Ge超导体的临界转变温度(T c)值达到23.2K。
以上超导材料要用液氦做致冷剂才能呈现超导态,因而在应用上受到很大限制。
1986年,德国科学家柏诺兹和瑞士科学家穆勒发现了新的金属氧化物超导材料即钡镧铜氧化物(La-BaCuO),其T c为35K,第一次实现了液氮温区的高温超导。
铜酸盐高温超导体的发现是超导材料研究上的一次重大突破,打开了混合金属氧化物超导体的研究方向。
1987年初,中、美科学家各自发现临界温度大于90K的YBacuO超导体,已高于液氮温度(77K),高温超导材料研究获得重大进展。
后来法国的米切尔发现了第三类高温超导体BisrCuO,再后来又有人将Ca掺人其中,得到Bis尤aCuO超导体,首次使氧化物超导体的零电阻温度突破100K大关。
1988年,美国的荷曼和盛正直等人又发现了T1系高温超导体,将超导临界温度提高到当时公认的最高记录125K。
瑞士苏黎世的希林等发现在HgBaCaCuO超导体中,临界转变温度大约为133K,使高温超导临界温度取得新的突破。
二、高温超导体的发展现状目前,高温超导材料指的是:钇系(92 K)、铋系(110 K)、铊系(125 K)和汞系(135 K)以及2001年1月发现的新型超导体二硼化镁(39 K)。
其中最有实用价值)。
氧化物高温超导材料是以铜氧化物的是铋系、钇系(YBCO)和二硼化镁(MgB2为组分的具有钙钛矿层状结构的复杂物质,在正常态它们都是不良导体。
同低温超导体相比,高温超导材料具有明显的各向异性,在垂直和平行于铜氧结构层方向上的物理性质差别很大。
高温超导体属于非理想的第II类超导体。
且具有比低温超导体更高的临界磁场和临界电流,因此是更接近于实用的超导材料。
特别是在低温下的性能比传统超导体高得多。
高温超导材料已进入实用化的研究开发阶段,氧化物复合超导材料的耐用(robustness) 和稳定性已引起材料科学家的广泛重视。
由于高温超导薄膜材料较早进入电子学器件的应用领域,很多学者做了薄膜材料与环境相关的稳定性和寿命研究工作。
浸泡实验是一种常用的方法:在不同试剂 (水、酒精和丙酮等)、不同气氛(干氮、湿氮和流动氧等)中做周期循环和热时效疲劳试验。
研究表明,超导电性的退化主要来自于杂相 (第二相) 及时效过程中的析出相。
美国西北大学的Mirkin建议把在其它材料中应用已十分广泛的分子单层表面化学改性(又称“自装配,Self assembly”) 引入到高温超导铜氧化合物中来。
例如用有机物对YBCO表面进行分子单层表面改性,以此改善薄膜对环境的敏感性。
高温超导带材以铋锶钙铜氧(BSCCO/2223)系为第一代带材,它以优良的可加工性而得到了广泛的开发,并在超导强电应用领域占据重要位置。
但铋系材料的实用临界电流密度较低,并且在77 K的应用磁场也很低。
相反,YBCO材料在77 K 的超导电性远优于BSCCO材料;然而它的可加工性却极差,传统的压力加工和热处理工艺难以做出超导性好的带材。
近年来随着材料科学工艺技术的发展,一种在轧制 (rolling) 金属基带上制造YBCO超导带材的工艺受到极大重视,并被冠以“下一代”高温超导带材或“第二代”带材。
有两种基本技术方案:(1) 以美国橡树岭国家实验室 (ORNL) 为代表的一个方案,称作轧制双取向金属基带法 (RABiTS)。
会上Specht报告了基带的退火织构稳定性分析,并在1m长的取向金属基带上用激光沉积YBCO外延膜。
欧洲以德国、丹麦等为代表,努力开展高温超导材料工艺及应用研究。
丹麦的NKT已批量制造铋系超导带材。
长10m、2000 A的超导电力电缆正在研制中,下一步开发三相、50~100 m输电电缆。
西门子公司计划到2003年制成20 MVA的超导变压器。
用于电子学方面探伤的RF-SQUID及卫星通讯用高温超导滤波器也在试制之中。
三、高温超导材料的制备工艺为适应各种应用的要求,高温超导材料主要有:膜材(薄膜、厚膜)、块材、线材和带材等类型。
3.1 薄膜高温超导体薄膜是构成高温超导电子器件的基础,制备出优质的高温超导薄膜是走向器件应用的关键。
高温超导薄膜的制备几乎都是在单晶衬底(如SrTiO3、LaAlO3或MgO)上进行薄膜的气相沉积或外延生长的。
经过十年的研究,高温超导薄膜的制备技术已趋于成熟,达到了实用化水平(Jc>106Ac·m2-,T=77K)。
目前,最常用、最有效的两种镀膜技术是:磁控溅射(MS)和脉冲激光沉积 (PLD)。
这两种方法各有其独到之处,磁控溅射法是适合于大面积沉积的最优生长法之一。
脉冲激光沉积法能简便地使薄膜的化学组成与靶的化学组成达到一致,并且能控制薄膜的厚度。
3.2 厚膜高温超导体厚膜主要用于HTS磁屏蔽、微波谐振器、天线等。
它与薄膜的区别不仅仅是膜的厚度,还有沉积方式上的不同。
其主要不同点在以下三个方面:(1)通常,薄膜的沉积需要使用单晶衬底;(2)沉积出的薄膜相对于衬底的晶向而言具有一定的取向度;(3)一般薄膜的制造需要使用真空技术。
获得厚膜的方法有很多:如热解喷涂和电泳沉积等,而最常用的技术是丝网印刷和刮浆法,这两种方法在电子工业中得到了广泛的应用。
3.3 线材、带材超导材料在强电上的应用,要求高温超导体必须被加工成包含有超导体和一种普通金属的复合多丝线材或带材。
但陶瓷高温超导体本身是很脆的,因此不能被拉制成细的线材。
在众多的超导陶瓷线材的制备方法中,铋系陶瓷粉体银套管轧制法(Ag PIT)是最成熟并且比较理想的方法。
而压制出铋系带材的临界电流密度比通过滚轧技术制备出带材的临界电流密度要高得多。
3.4 块材最初的氧化物超导体都是用固相法或化学法制得粉末,然后用机械压块和烧结等通常的粉末冶金工艺获得块材,制备方法比较简单。
但T c达到了一定的高度,而载流能力J c太低,则不能满足应用的要求,因此必须要提高其临界电流密度。
经过多年的研究,采用定向凝固技术制备出的无大角度晶界的YBa2Cu3Ox-7块材,其J c值可达105A·m2- (77 K)。
四、高温超导材料的应用综合目前超导技术的发展情况,超导技术可以在以下行业得到应用和拓展:4.1电力超导技术与电力技术的结合将给电力行业的发、输、配电带来革命性的改变,电力行业是超导产业最重要的应用场所与市场。
超导技术在电力中的应用主要包括:4.1.1高温超导电缆现有电缆的扩容问题一直困扰着城市电力的发展。
传统的城市地下输电电缆存在着通量小、损耗大、对土壤和地下水有热污染及油污染、土建费用高等问题,城市电力扩容变得越来越困难。
高温超导电缆具有体积小、造价低、高节能、无污染等优点,具有巨大的经济效益和环保效益,终将替代传统电缆。
高温超导电缆的大规模应用能够极大地提高电力输电系统的运行效率,降低运行成本。
目前国际上高温超导电缆的总体发展趋势是研制大容量、低交流损耗、超长高温超导电缆。
据专家估计,高温超导电缆最有可能率先实现实用化和商业化。
4.1.2超导电机:电动机是最常用的电气设备,但传统电动机耗电量极大。
美国工业界专家估计,1,000马力以上的工业用电动机大约要消耗美国能源的25%。
与常规电机相比,超导电机具有节能性好、体积小、单机容量大、造价及运营成本低、稳定性能好等优点,具有很好的经济效益和环保效益。
供给同样的功率,超导电机的尺寸是常规电机的1/3,制造成本可降低40%,电流损耗可减少50%,运行成本可降低50%。
美国能源部估计,高温超导电动机的低损耗每年可减少数十亿美元的运行费用。
在军事上战舰应用高温超导电机,其舰船体积重量更小,空间布置更灵活,推进系统运行更加可靠,效率更高,控制更方便,调速性能更好,能大大提高隐蔽性,达到高速安静运行,具有重要的军事意义。
4.1.3超导变压器:常规变压器有许多缺点,如负载损耗高、重量和尺寸大、过负载能力低、没有限流能力、油污染及寿命短等。
在美国,变压器的总装机容量约为总发电量的3-4倍,其电力系统的网损约为总发电量的7.34%,其中25%为变压器损失。
相比较而言,超导变压器体积小、重量轻、电压转换能量效率高、火灾环境事故机率低、无油污染等优点,在提高电力系统的可靠性和运行性能、降低成本、节约能源、保护环境等方面有着重要的现实意义。
4.1.4超导限流器:限流器(FCL)是一种提高电网稳定性的电力设备。
随着社会的发展,对电网的质量要求越来越高,而传统的限流器很难在短时间内对电网的脉冲电流起到限制作用。
高温超导限流器正好祢补了传统限流器的缺点,其限流时间可小于百微秒级,能快速和有效地起到限流作用。
超导限流器是利用超导体的超导态-常态转变的物理特性来达到限流要求,它可同时集检测、触发和限流于一身,被认为是当前最好的而且也是唯一的行之有效的短路故障限流装置。
1989年以来,美国、德国、法国、瑞士和日本等都相继开展了高温超导限流器的研究。
当前,国际上适应配电系统的高温超导限流器的技术性能已经接近应用的水平,但大体上仍处在示范试验阶段。
4.1.5超导储能装置超导储能装置是利用超导线圈将电磁能直接储存起来,需要时再将电磁能返回电网或其他负载的一种电力设施。