[发明专利]一种高温超导薄膜材料及其制造方法

说明书

技术领域

本发明属于超导材料技术领域，尤其涉及一种高温超导薄膜材料及其制造方法。

背景技术

超导材料由于其独特的物理性能(零电阻，抗磁性，隧道效应等)，近百年来一直吸引着众多科学家的关注。利用超导材料制备的超导电缆、超导变压器、超导电机、超导限流器和超导储能系统等器件和设备具有常规产品无法比拟的体积小、重量轻、效率高、能耗低和容量大等优点，在电力领域具有广泛的应用前景。为实现高温超导材料在强电领域的应用，超导带材的研究是一个重要方向。要把超导材料制成带材，首先遇到的问题就是高温超导材料属于陶瓷，因而不能像金属那样具有很好的延展性。目前，第一代高温超导带材和第二代高温超导带材已经研制成功。与第一代Bi系高温超导带材相比，第二代高温超导带材在高磁场下有负载高电流的能力，可以在较高的温度和磁场下应用，是各国在高温超导领域竞相研究开发的焦点。

但是现在制备YBCO带材的成本仍然是钡线的50倍，必须进一步提高YBCO涂层导体的性能才能满足更广泛的要求。在薄膜中引入具有纳米尺度的缺陷是一个难题，它需要特殊的手段。早期的研究主要采取重离子轰击及高能粒子子辐照法，在YBCO单晶中注入粒子可以使它的Jc提高一到两个数量级，这些高能粒子包括重离子，电子，质子，快中子等。但这种方法在涉及到实际应用时，便遇到了重重困难，辐照过的材料具有放射性，并且从经济角度考虑也行不通。因此，必须寻找新的途径以提高YBCO涂层的临界电流密度。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种高温超导薄膜材料及其制造方法，以解决上述技术问题的至少一种。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种高温超导薄膜材料，由以下质量百分比组分组成：三氟乙酸钇2.2-4.0％、三氟乙酸铜3.0-4.0％、三氟乙酸钡4.8-7.8％、松油醇2.3-3.5％、乙酰丙酮钛9.0-13.0％、乙酰丙酮锆5.5-8.0％和余量的铌。

本发明的有益效果是：发明人前期进行了大量的组分以及用量的筛选实验，意外的发现，本发明在传统的含有三氟乙酸钇和三氟乙酸钡的前驱液中添加松油醇、乙酰丙酮锆和乙酰丙酮钛。通过控制金属离子的浓度，制备了含有纳米钛酸钡和纳米锆酸钡的超导薄膜材料。这些具有纳米尺寸的钛酸钡和锆酸钡很好的起到了磁通钉扎的作用，并且与单一纳米颗粒相比，两种不同结构的纳米物质能够协同提高超导薄膜的临界电流密度。薄膜临界电流密度无论是在零场还是高场都有提高，在零场下临界电流米芾达到7MA/cm²,大大提高了薄膜材料的载流能力，降低了涂层导体的生产成本，拓宽了超导薄膜材料的应用范围，将具有广阔的应用前景。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，由以下质量百分比组分组成：三氟乙酸钇2.9％、三氟乙酸铜3.0％、三氟乙酸钡5.8％、松油醇2.5％、乙酰丙酮钛10.5％、乙酰丙酮锆6.5％和余量的铌。

进一步，所述三氟乙酸钇中的钇、三氟乙酸铜中的铜与所述三氟乙酸钡中的钡的摩尔比为1:3：2。

本发明还提供一种高温超导薄膜材料的制造方法，包括以下步骤：

步骤1，按照化学计量比分别提供钇盐酸溶液、钡盐酸溶液、钛盐酸溶液、锆盐酸溶液和铌盐酸溶液；

步骤2，将步骤1中的多个溶液混合均匀，制得第一溶液；

步骤3，将步骤2所得的第一溶液经磁力搅拌器搅拌1-3小时，到第二溶液；

步骤4，将步骤3所得第二溶液去除水分，得到纯净的凝胶；

步骤5，将步骤4得到的凝胶加入松油醇，制得前驱液，并涂在基片上进行低温热分解；

步骤6，将步骤5处理过的基片进行热处理后，再进行退火热处理，制得高温超导薄膜材料。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，所述步骤5中，低温热分解的温度为400℃。

进一步，所述步骤6中，退火热处理的时间为1.5小时。

具体实施方式

以下对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。