[发明专利]一种基于FeSe的铁基超导材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于FeSe的铁基超导线材、带材或薄膜及其制备方法。

背景技术

铁基化合物超导材料是一种新近发现的化合物超导体[Kamihara Y.et al.，Iron-based layered superconductor LaO_1-xF_xFeAs(x＝0.05-0.12)with T_c＝26K.J.Am.Chem.Sco.130，3296-3297(2008)]，其超导转变温度据预测有望达到100K，性能明显优于目前应用的Nb系超导材料和Bi系超导材料，是一种在20-90K范围内具有极大应用前景的新型超导材料。与氧化物高温超导材料相比，铁基化合物超导材料的晶体结构更为简单，上临界场高，各向异性小，可以在强磁场下承载较高的临界电流密度。同时，相对于氧化物高温超导材料，铁基化合物超导体的加工性能优良，因此铁基化合物超导材料的制备受到国际上的广泛关注。在铁基化合物的超导电性发现的短世间内，相继有多个国家和地区的研究机构投入到铁基超导体的研究中。2010年10月，中国科学院的科学家通过在FeSe层中插入K，得到名义成分K_0.8Fe₂Se₂的超导体，超导转变温度超过30K，开辟了铁基超导体研究的新领域。相对于“1111”、“11”，以及其他“122”体系的铁基超导体，K_0.8Fe₂Se₂超导体具有各向异性小、上临界场高、结构简单、无毒性等优点，是非常有利于实用化的一种铁基超导材料。同时人们还发现，通过元素替代或化学掺杂，与其相同晶体结构的分子式为A_xFe_2-yT_ySe₂同样表现出良好的超导特性和应用特性。

发明内容

本发明的目的是为了满足铁基化合物超导材料工程应用需要，提供一种具有较高超导性能的铁基超导材料及其制备方法，所述的铁基超导材料包括线材、带材、或薄膜。

本发明铁基超导材料包括基体部分和超导部分，所述的基体部分是用于增加最终超导材料产品机械强度的部分，如线材的外包套、薄膜的基片、基带等，本发明铁基超导材料的基体部分的材料为金属或其它基体材料，如工程塑料、纺织品。本发明的超导部分由不含As元素的K_0.8Fe₂Se₂构成，或由与K_0.8Fe₂Se₂相同晶体结构的A_xFe_2-yT_ySe₂超导相构成。

本发明超导线材料的制备方法为：

1.将按照化学式A_xFe_2-yT_ySe₂配制的原料粉末充分混合，上述化学式中：A为选自K、Rb、Cs、Ba、Sr中的一种或多种元素；T为选自Mn、Co、Ni、Ru中的元素；x＝0-1；y＝0-2；

将上述混合均匀的原料以装管、涂覆、溅射、或者蒸镀等工艺附着在基体的芯部或表面，组装成复合体；

2.将组装的所述复合体经拉线、轧带、或者制膜，得到超导线材、带材或薄膜；

3.将经步骤2加工所得的超导线材、带材或薄膜置于退火炉中，控制退火炉内气氛为真空或惰性气氛，然后将所述的线材、带材或薄膜在400-1500℃的温度下保温0.05-100小时，控制降温速度1℃/min-100℃/min，得到本发明铁基超导线材、带材或薄膜。

本发明的铁基超导线材、带材、或薄膜的超导部分由K_0.8Fe₂Se₂或与其相同晶体结构的A_xFe_2-yT_ySe₂超导相构成，并且在温度低于某一值时具有零电阻。

本发明所制备的铁基超导线材、带材、或薄膜具有各向异性小、上临界场高、结构简单、无毒性等优点，非常有利于实用化。

附图说明

附图为K_0.8Fe₂Se₂样品的电阻-温度转变曲线。

具体实施方式

一种基于FeSe的铁基超导线材、带材、或薄膜的制备方法，其制备过程为：