[发明专利]一种含有富勒烯的MgB2超导材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种含有富勒烯的MgB₂超导材料及其制备方法。

背景技术

MgB₂具有较高的转变温度、较大的相干长度、晶界不存在弱连接、结构简单、成本低廉等特点。这些优点使MgB₂成为应用在20K-30K温度范围的材料最有力的竞争者。特别是在磁共振成像磁体(MRI)应用方面，MgB₂表现了极大的优势，已经有数据表明，MgB₂的实用化将带来数十亿的经济效益，而且由于可以在制冷机制冷条件下工作，MgB₂的应用将会大大推动磁共振成像仪的推广，对于中国广大的乡村人民医疗水平的提高具有十分重要的意义。

然而目前制备的MgB₂材料的临界电流密度与低温超导体和A15超导体相比还比较低。临界电流密度是决定一种超导材料能否大规模应用的关键特性，薄膜或块状MgB₂超导体在零场下具有较高的临界电流密度，但在一定的磁场中，MgB₂临界电流密度随着磁场强度的增加而急剧的减小。为了提高MgB₂在一定磁场下的临界电流密度，可以采用中子(质子)轰击、化学腐蚀、机械加工、掺杂等方法，而由于掺杂具有更简便快速、能进行均匀改性等特点，成为目前提高MgB₂材料超导性能的主要方法。

目前为止，由掺杂提高MgB₂材料性能效果最好的掺杂物质是张现平等人发现的纳米C(Superconductor Science and Technology，2007，20：1198-1204)以及窦士学等人尝试的纳米SiC(Applied Physics Letters，2002，81：3419)。大量实验结果已经表明，纳米C和纳米SiC掺杂会大幅度提高MgB₂块材的上临界场和不可逆场，同时引入大量的有效钉扎中心，从而使得MgB₂材料在磁场中的临界电流密度也得到提高。例如经过SiC掺杂以后，MgB₂带材的临界电流密度可以达到2.5×10⁴A/cm²[Superconductor Science and Technology，2004，17：S319-S323)]，经过C掺杂以后MgB₂带材的临界电流密度可以达到2.2×10⁴A/cm²[Zhang X.P.等，Systematic study of the microstructures and electrical and superconducting properties ofnanocarbon doped MgB₂ tapes，Supercond.Sci.Technol.20(2007)1198-1204]。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有MgB₂超导材料磁场下临界电流密度较低的缺点，提供一种具有高性能MgB₂超导材料及其制备方法。本发明制备方法采用富勒烯这种具有奇特性质的掺杂物质进行掺杂，使MgB₂超导材料得到不同于普通掺杂物质的提高效果，进而显著提高MgB₂材料的临界电流密度。