[发明专利]一种复合碳纳米管超导芯线材结构及其制备方法

说明书

本发明提供一种复合碳纳米管超导芯线材结构及其制备方法，所述复合碳纳米管超导芯线材结构，包括：超导体芯线材；包裹所述超导体芯线材的金属层；以及包裹所述金属层的碳纳米管层。本发明的复合碳纳米管超导芯线材结构，具备超强的抗失超、抗拉能力。当发送超导体失超时，由于碳纳米管层具备优越的导电及导热能力，可以将输电线线上的大电流及时导通输送，并且及时散发掉热量，使超导体快速恢复超导电性，使输电线路更加安全可靠。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，特别是涉及一种复合碳纳米管超导芯线材结构及其制备方法。

背景技术

目前，超导体已经广泛应用在日常生活的方方面面。例如，它们是核磁共振成像仪器和磁悬浮列车中的必要组件；还可用于制造传输和储存能量长达数百万年的电力线路及装置等等。

传统输电电缆由于受电阻影响，电流密度只有300－400A/cm²，而高温超导电缆的电流密度可超过10000A/cm²，其传输容量比传统电缆要高5倍左右，功率损耗仅相当于后者的百分之四十，可以极大地提高电网的效率、输配电密度、稳定性、可靠性及安全性，改善电能质量。

但是超导输电电缆存在失超问题，影响输电安全。

中国专利申请号为201410023199.X的一篇专利文献公开了一种适用于高温超导磁体技术的高温超导导体结构，包括有高温超导带组件、稳定铜基材、不锈钢结构增强层、液态气体冷却孔、超导带组件固定层和导体绝缘结构。能够在满足液氦以上温区大电流稳定传输的前提下，实现多层高温超导带的叠加绕制成型；同时，可以满足高温超导体在运行时的低温冷却、结构强度和失超安全卸载等要求，其特殊结构特点可以保证高温导体在失超等故障情况下电流的安全泄放，最终可以作为装配导体运用于高温超导磁体。然而，这种高温超导导体结构十分复杂。

针对目前传统超导输电电缆存在抗失超、抗拉能力较弱等问题，实有必要提出一种新的超导体结构和技术以解决或改善这些问题。

发明内容

鉴于以上所述现有技术，本发明的目的在于提供一种复合碳纳米管超导芯线材结构及其制备方法，用于解决现有技术中的传统超导输电电缆存在抗失超、抗拉能力较弱等问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种复合碳纳米管超导芯线材结构，包括：

超导体芯线材；

包裹所述超导体芯线材的金属层；

以及包裹所述金属层的碳纳米管层。

可选地，所述超导体芯线材采用的材料为NbTi。

可选地，所述超导体芯线材的直径为1μm～1mm。

可选地，所述金属层采用的材料为铜或银。

可选地，所述金属层厚度为4.5μm～4.5mm。

可选地，所述碳纳米管层为单层或多层碳纳米管薄膜。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明还提供一种复合碳纳米管超导芯线材结构的制备方法，包括以下步骤：

提供表面包裹有金属层的超导体芯线材；

采用化学气相沉积的方法在所述金属层表面形成包裹所述金属层的碳纳米管层。

可选地，所述超导体芯线材采用的材料为NbTi。

可选地，所述金属层采用的材料为铜或银。

可选地，采用化学气相沉积的方法在所述金属层表面形成包裹所述金属层的碳纳米管层，包括以下步骤：

将所述金属层加热至800-1200℃；