REBCO高温超导带材缓冲层的结构及制备方法

二代高温超导(REBCO)带材是材料学领域重点发展的方向之一,其发展程度将直接影响超导技术的应用程度。缓冲层作为REBCO超导带材的重要组成部分,其质量将直接影响超导带材的性能。本文在国内外相关文献的基础上,介绍了常见的缓冲层材料及性能,并对主流制备方法进行了介绍,重点阐述了离子束辅助沉积法(IBAD)、倾斜基底沉积技术(ISD)、表面氧化外延(SOE)、脉冲激光沉积法(PLD)、溅射法(Sputtering)、金属有机物沉积法(MOD)和蒸发法(Evaporation)带材及薄膜,最后指出了REBCO超导带材用缓冲层未来的发展方向。

典型超导材料的结构与带材的制备方法

介绍了超导材料的发现及分类,在研究国内外文献的基础上重点总结了二硼化镁(Mg B2)、第一代铋系(Bi2Sr2Can-1CunO4+2n+δ)高温超导、第二代钇系(YBa2Cu3O7-δ)高温超导以及铁基超导4种具有代表性的超导材料的结构及特征,阐述了铋系和钇系超导带材的制备方法。

YBCO超导带材的结构、特性和制备方法

1986年,YBCO超导材料的发现标志着一个时代的开始。YBCO超导材主要由基板、缓冲层和超导层组成。本文介绍了基板和缓冲层的材料、特性以及制备方法、YBCO超导层的制备方法。最后提出了YBCO超导带材的规模化生产及应用需要解决的问题。

MgB_2超导材料的制备

二硼化镁(MgB2)是重要的超导材料,在超导磁体等领域有着潜在的应用。本文介绍了MgB2超导块材、带材及薄膜,重点介绍了制备MgB2超导带材的粉末套管法以及制备MgB2超导薄膜的电子束蒸发法、共蒸发法和溅射法,指出了MgB2超导材料未来的发展方向。

商用二代高温超导带材概况

近年来,以钇钡铜氧(YBCO)为代表的二代高温超导带材得到了广泛的研究,利用其制造高温超导电缆进行电力传输是当前科学领域重要的研究方向。本文介绍了二代高温超导带材的结构及各层的制备工艺,对国内外的生产厂家及产品结构进行了阐述,并介绍了典型的二代高温超导电缆项目。

超导材料的特性及应用

20世纪初期,超导现象的发现吸引了无数科研工作者的关注。到20世纪80年代,高温超导材料的发现掀起了一股超导材料及其技术产业化的热潮。利用高温超导体的几个特性,现已开发出多种超导样机和模型。本文在相关文献的基础上,阐述了超导材料的零电阻性、抗磁性和约瑟夫森效应三个基本特性,介绍了钇钡铜氧高温超导材料的制备方法和开发状况,重点总结了超导技术在通信、电力、医疗和检测领域的应用。

高温超导电缆的本体结构及基本设计原理

作为一种新型的输电方式,高温超导输电是当前最为热点的研究方向之一。相比于传统的输电方式,高温超导技术输电在能效上更有优势。本文简要介绍了高温超导电缆的结构,重点介绍了支撑体、载流层及绝缘层设计的基本原理,为高温超导电缆的研究提供基础理论支撑。

BSCCO超导带材的工艺要点与应用

高温超导材料的发现,推进了超导技术的实用化。作为典型的高温超导材料,铋系(BSCCO)超导带材目前已在超导电缆、超导限流器和超导储能等领域实现商用。粉末套管法是制备BSCCO超导带材最常用的方法,主要工艺步骤包括装粉、拉拔、轧制和热处理等。本文介绍了粉末套管法的工艺,重点介绍了各工艺步骤中的关键点,阐述了超导带材在超导限流器和超导储能系统中的应用,提出了BSCCO超导带材未来的发展方向。

二代高温超导电缆在电网中的应用前景

新能源变革背景下,超导输电技术将成为解决现有输电网络所面临挑战的主要方式之一。与传统电缆相比,超导电缆具有损耗低、容量大、重量轻、无火灾隐患和电磁污染等优点,为低损耗、大容量、高效率输电提供了有效途径。本文介绍了二代高温超导带材和电缆的基本结构及发展历程,结合目前的研究现状分析了二代高温超导电缆在输电系统中的应用前景。

典型高温超导带材及性能要求

从20世纪80年代至今,超导材料及相关技术得到了快速的发展。超导电缆、超导变压器以及超导储能飞轮等众多模型或样机已问世。高温超导材料进行工程化应用时,对其相关性能有极高的要求。本文在相关文献的基础上,从载流能力、机械性能、交流损耗和成本等方面阐述了超导材料特性,介绍了钇系、铋系和二硼化镁三种超导材料,重点讨论了钇钡铜氧高温超导带材基板的制备方法,最后指出了三种材料未来的发展方向。

超导电缆的结构及特点

高温超导电缆(HTSC)有支撑体、超导层、绝缘层、屏蔽层和护套等组成,具有载流能力强、损耗低、尺寸小和无电磁泄漏等优点。商用化的超导带材有Bi-2223和YBCO两种,前者是目前超导电缆项目主要采用的材料,后者还在商业化途中。由于超导电缆的众多优势,各国都将其列为发展规划中。制造成本高、系统维护难是超导电缆发展的主要障碍,超导电缆的商业化还有待时日。

YBCO超导薄膜的表征与测试方法

YBCO高温超导薄膜有着广泛的应用前景,但其超导性能的好坏与薄膜的形貌、结构、厚度以及成分有关。本文介绍了超导薄膜厚度、成分、结构和形貌的表征方法,对薄膜超导特性的检测方法进行了介绍。

铊基和汞基高温超导体及其在微波领域的应用

超导科学的发展史可简单理解为是一个不断追寻高临界温度材料的过程,汞基和铊基氧化物超导体是目前发现的临界温度高的超导材料,在很多领域具有潜在的应用价值。自高温超导体发现后,高温超导技术以开始从实验室阶段向实际应用方向发展。本文以铊基和汞基氧化物为代表,在相关文献的基础上,阐述了铊基和汞基氧化物超导材料的制备方法,介绍了其在微波领域的潜在应用,重点介绍了高温超导滤波器和超导量子干涉仪在通信、军事和探测领域的应用,最后总结了其在发展中面临的问题。