[发明专利]一种REBCO超导带材及其制备方法

说明书

本发明涉及一种REBCO超导带材及其制备方法，其中，REBCO超导带材包括中心层和设在中心层两侧的第一稳定层、第二稳定层，中心层包括由下而上设置的基底层、缓冲层和超导层，第一稳定层和第二稳定层将中心层包覆起来，第一稳定层设在靠近超导层的一侧，第二稳定层设在靠近基底层的一侧，且第一稳定层的电阻小于第二稳定层的电阻。本发明的REBCO超导带材能够解决总限流电阻与耐冲击电流性能之间的矛盾。

技术领域

本发明属于高温超导带材领域，具体涉及一种REBCO超导带材及其制备方法。

背景技术

由稀土(Re)、钡(Ba)、铜(Cu)、氧(O)元素组成的第二代的高温超导材料，统写为REBCO，可以在较高的温度与磁场下使用，在性能上具有明显优势。目前REBCO超导带材是近年发展起来的极具应用前景的高温超导带材，其典型结构包括两个对称设置的稳定层和夹设在稳定层之间的中心层，且中心层一般包括基底层、缓冲层和超导层。同时REBCO超导带材正在被越来越多地应用在超导电力设备中，在高温超导限流器、超导电缆、超导储能、超导变压器、超导电机以及超导加热器等领域具有广阔的应用前景。

其中，高温超导限流器分为电阻型、电抗型、饱和铁芯型、桥路型和磁屏蔽型等。目前得到广泛研究的主要是电阻型超导限流器，这种超导限流器集检测、触发和限流于一体，反应速度快，正常运行时损耗低，能自动复位，克服了常规熔断器只能使用一次的缺点。同时当线路的电流超过超导体的临界电流时，超导体转变为常导体，从而在线路中迅速串入一个阻抗，这时短路电流就会被有效的限制，极大地提高了现有电网的稳定性，并改善供电的可靠性和安全性，降低电网成本。

高温超导限流器用REBCO超导带材一般需要具有如下两个要求：(1)要求REBCO超导带材具有较大的总限流电阻(取决于限流器的设计)，由于失超时REBCO超导带材中心层不导电，因此限流电阻由中心层两侧的稳定层的电阻决定，两侧稳定层的电阻越大，即总限流电阻越大。因此一般要求超导带材的中心层两侧的稳定层都具有较大的电阻值。(2)要求REBCO超导带材具有较高的耐冲击电流性能，原因是，当线路发生故障(例如短路)的瞬间(几十毫秒内)，电流超过临界电流，超导层会迅速失超而变成高阻态，此时超导层的电阻接近无穷大，则线路中的电流在发生短路的几十毫秒内就会达到几千安。也就是说，所谓的耐冲击电流性能，主要体现在发生短路的几十毫秒内承受大电流冲击的性能。由于总限流电阻越大，会产生越多的焦耳热，容易造成超导带材层离失效，使超导带材的结构稳定性遭到破坏，进而会降低耐冲击电流性能。因此为了获得较高的耐冲击电流性能，又需要降低稳定层的电阻值。

因此，将超导带材应用到高温超导限流器中时，存在上述两点要求不可得兼的问题，从而超导带材的所具有的较大限流电阻决定了其耐冲击电流性能很难满足实际应用需求。所以，如何解决上述矛盾成为目前研究的热点。

发明内容

(一)要解决的技术问题

为了解决现有技术的上述问题，本发明提供一种能够解决总限流电阻与耐冲击电流性能之间矛盾的REBCO超导带材以及制备方法。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：

本发明一方面提供一种REBCO超导带材，包括中心层和设在中心层两侧的第一稳定层、第二稳定层，中心层包括由下而上设置的基底层、缓冲层和超导层，第一稳定层和第二稳定层将中心层包覆起来，第一稳定层设在靠近超导层的一侧，第二稳定层设在靠近基底层的一侧，且第一稳定层的电阻小于第二稳定层的电阻。

根据本发明，第一稳定层和第二稳定层的材料相同，且第一稳定层的厚度大于第二稳定层的厚度。