[发明专利]多丝超导制品及其形成方法

说明书

背景技术

发明领域

本发明涉及多丝超导制品，特别涉及低AC损失的多丝超导制品。

相关领域描述

超导材料被技术团体知晓和了解已经很久了。自从1911年以来，人们就知道了在需要使用液氦(4.2K)的温度下具有超导性质的低温超导体(低T_c或LTS)。但是，直到近年，人们才发现了基于氧化物的高温(高-T_c)超导体。在1986年左右，人们发现了第一种高温超导体(HTS)，其在高于液氮(77K)的温度下具有超导性质，即YBa₂Cu₃O_7-x(YBCO)，随后在过去的15年中，人们开发出了其它的材料，包括Bi₂Sr₂Ca₂Cu₃O_10+y(BSCCO)等。高-T_c超导体的开发使得有可能以工业上可行的方法开发出超导部件以及结合这些材料的其它器件，这部分是由于使用液氮使这些超导体工作的成本而不是较为更昂贵的基于液氦的低温基础设施的费用所造成的。

在无数的可能的应用中，工业中设法开发此种材料用于电力工业，包括用于发电、输电、配电和电力储存的应用。对于这一点，估计铜基商业电力部件固有的电阻每年会造成数十亿美元的电力损失，因此，电力工业支持将高温超导体用于电力部件，例如输电和配电电缆，发电机、变压器和故障断流器/限流器。另外，高温超导体在电力工业中的其它好处包括使得电能输送能力提高3-10倍，显著减小电力设备的尺寸(即占地面积)和重量，减少对环境的影响，安全性更高，获得高于常规技术的容量。尽管高温超导体的这些潜在的好处仍然非常令人信服，但是在使高温超导体大规模进行生产和工业化方面，仍然存在很多的技术难题。

在高温超导体工业化相关的难题中，很多的难题是关于可以用来形成各种电力部件的超导带段的制造。第一代的超导带段包括使用上述的BSCCO高温超导体。这些材料通常以离散的长丝的形式提供，这些长丝被嵌入贵金属(通常是银)的基质中。尽管这些导体可以制成所需的延长的长度，用于供给电力工业(例如长度约为一千米)，但是由于材料和制造成本，这些带并不是广泛商业可用的产品。

因此，人们对所谓的第二代HTS带产生了很大的兴趣，所述第二代HTS带具有优良的商业可行性。这些带通常依赖于层状结构，通常包括用来提供机械支承的挠性基材，覆盖在所述基材之上的至少一个缓冲层(所述缓冲层任选包括多个膜)，覆盖所述缓冲膜的HTS层，以及覆盖所述超导体层的任选的包覆层，以及/或者覆盖所述包覆层或者包围整个结构的任选的电稳定体层。但是，迄今为止，在所述第二代带和结合所述带的器件完全工业化之前仍然存在很多工程和制造方面的难题。

随着新技术的出现，带来了新的问题，对于HTS带，要减小交流电(AC)损失，同时保持载流量是特别困难的。AC损失会减小导体的效率，是由于电流通过超导制品所产生的磁场造成的。尽管一些超导体设计提出了减少AC损失，如果第二代HTS带是复杂的多层结构，这些制品的形成和使用会带来很大的障碍。具体来说，如果预期这些制品具有输送提高的电力要求的能力，而且具有提高的性能和耐久性，要将所述结构形成为工业可行的长度长的导体，仍然存在很大的障碍。

发明内容

根据一个方面，本发明揭示了一种超导制品，该制品包括多丝超导带段，所述带段包括基材带，覆盖所述基材的缓冲层，以及包含覆盖所述缓冲层的高温超导(HTS)材料的长丝。所述长丝沿着所述基材的长度延伸，在横向上与相邻的长丝隔开一段间隔，纵向上被间隙隔开。所述多丝超导带段的长丝间的横偏距(1ateral inter-filament misaligment)不大于约100微米。

根据另一个方面，本发明揭示了一种超导制品，该制品包括多丝超导带段，所述带段包括基材带，覆盖所述基材的缓冲层，以及包含覆盖所述缓冲层的高温超导(HTS)材料的长丝。所述长丝沿着所述基材的长度延伸，在横向上与相邻的长丝隔开一段间隔。另外，所述多丝超导带段的临界电流保留比至少约为0.6。