[发明专利]一种超导新材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种超导新材料的制备方法，该超导新材料由硼粉、镁粉和有机掺杂物制备而得，将有机掺杂物与镁粉和硼粉均匀混合，经过一定温度烧结后，有机掺杂物分解为碳、氢、氧、金属离子及其化合物等掺杂物，均匀分散在二硼化镁超导材料中，有机掺杂物在烧结的升温过程中分解生成碳源，可直接掺入到二硼化镁晶格中，更均匀地掺杂到MgB₂的晶格中，从而明显提高MgB₂在高磁场下的临界电流密度，同时MgB₂基超导体中弥散分布着金属硼化物，在改变MgB₂基超导体晶体结构的同时引入了第二相粒子作为有效钉扎中心，使所获得的MgB₂基超导体具有高临界电流密度；本发明的制备方法简单，便于大规模生产，具有广泛的应用前景。

技术领域

本发明涉及超导材料技术领域，具体是一种超导新材料的制备方法。

背景技术

超导是物理世界中最奇妙的现象之一，一般超导合金在接近绝对零度时电阻降为零进入超导态，高温超导则是指材料在某个相对较高的临界温度电阻突降至零，它具有完全不同的物理机理和更广阔的应用前景。1986年，物理学家发现了铜氧化物高温超导体，该工作于次年便获得了诺贝尔物理学奖。 自此，科学家们对新高温超导材料的探索就从未停止过，在不断追求更高临界温度的同时，物理学家们一直在努力揭示其中的机理。目前，世界上几乎所有发达国家都有研究机构从事高温超导方面的研究。一方面，对高温超导机理的探索吸引着众多物理学家的关注；另一方面，由于能源和其他特殊需求，工业界对超导技术寄予厚望，但由于一般超导合金的临界温度接近绝对零度，制冷的原因导致应用上障碍重重，高温超导则是众人期待的未来出路之一。

MgB₂是目前临界转变温度最高的金属间化合物超导材料，它的临界转变温度(39-40K)高于目前已经进行实际应用的Nb₃Sn和NbTi等超导材料。较高的转变温度、较大的相干长度、较高的上临界场、晶界不存在弱连接、结构简单、成本低廉等优点使MgB₂成为应用在20K-30K温度范围的材料最有力的竞争者。特别是在低场领域，如在磁共振成像磁体应用方面，MgB₂表现了极大的优势，已经有数据表明，MgB₂的实用化将带来数十亿的经济效益，而且由于可以在制冷机制冷条件下工作，MgB₂的应用将会大大推动磁共振成像仪的推广，对于中国广大的乡村人民医疗水平的提高具有十分重要的意义。然而纯净的MgB₂超导材料其临界电流密度(Jc)随外加磁场增大而出现快速下降的现象，这一问题极大地阻碍了MgB₂超导体在实际中的应用。经过研究发现，对MgB₂进行掺杂改性，人为的在超导体中引入缺陷并形成钉扎中心，阻止磁通线的移动，可以有效的改善MgB₂超导体的高场性能，提高其高场下的临界电流密度。

目前，用于掺杂的物质主要有：纳米级金属单质颗粒，如Ti、Zr、Zn和Cu等；纳米级金属间化合物，如Ho₂O₃、ZrSi、ZrB₂和Si₃N₄等；纳米级碳单质颗粒及碳化物颗粒，如金刚石颗粒、SiC、B₄C和TiC等。研究发现，纳米级颗粒相比微米级颗粒可以更好的提高MgB₂超导体的临界电流密度，因此在实验室研发阶段被广泛使用。但是纳米级颗粒价格昂贵，在工厂的大规模生产中会大幅提高制造成本，不能适应工业化生产的要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种超导新材料及其制备方法，以解决现有技术中的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种超导新材料，该超导新材料由硼粉、镁粉和有机掺杂物制备而得，硼粉、镁粉和有机掺杂物的物质的量之比为2:1:0.01-0.1。