[发明专利]YBCO黏性超导涂层及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种YBCO黏性涂层及其制备方法。该方法将YBCO粉末与商用DB5015型号Ag粉导电胶充分混合，作为涂料利用丝网印刷等方式涂覆在基底上，之后进行低温胶水固化、中温渗氧处理、表面机械抛光、无水乙醇超声清洗以及氮气干燥，从而得到YBCO黏性超导涂层。本发明得到的超导涂层兼具YBCO的高临界温度与Ag粉导电胶的强结合力的优点，超导性质优良，涂层与基底结合较为牢固，涂层制备过程无需高温处理，且Ag元素掺杂可促进YBCO涂层的c轴取向生长，有利于提高涂层的超导特性。

技术领域

本发明属于射频超导加速腔技术领域，具体涉及一种YBCO黏性超导涂层及其制备方法。

背景技术

射频超导腔由于其表面损耗低、Q值高、具有在高占空比甚至连续波(CW)模式下工作的能力，已经被广泛地应用于高能物理、核物理、自由电子激光等一系列加速器领域中。目前制备超导腔的材料大多数采用Nb或者Nb₃Sn，二者均为低温超导体，超导腔在运行过程中需要用液氦去冷却。然而，液氦为不可再生资源，中国的液氦储量只占有世界总量的0.2％，中国面临着较为严峻的氦危机挑战。YBCO高温超导材料的临界温度最高可达93K，用该种材料制备的超导腔可以在液氮的环境下运行，而液氮来源广泛，冷却设备运行维护相对简单，故发展高温超导材料制备的超导腔是一种解决目前面临的氦危机的一种有效手段。

对于射频超导材料而言，射频电场的有效作用区为距离表面几十纳米到几百纳米之间，故射频高温超导材料的研究主要集中于将高温超导材料涂层有效地附着于基底之上。对于YBCO涂层的制备而言，经常面临着YBCO与基底之间结合不牢固而导致膜层脱落的现象，基于此提供一种YBCO黏性超导涂层及其制备方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种YBCO黏性超导涂层及其制备方法。本发明提供的制备方法利用YBCO粉末与商用DB5015型号Ag粉导电胶混合制备黏性超导涂层，提高超导涂层与基底之间的膜基结合力，在整个制备过程无需高温处理。

本发明所提供的YBCO黏性超导涂层的制备方法，包括如下步骤：

1)调制Ag粉导电胶，再将YBCO粉末放入其中，混合均匀形成前驱涂料；

2)将步骤1)所述前驱涂料涂覆在基底上制成前驱体涂层；

3)将步骤2)所述前驱体涂层依次进行低温胶水固化处理以及中温渗氧处理，得到表面粗糙的超导涂层；

4)利用机械抛光的方式对步骤3)所述表面粗糙的超导涂层进行抛光处理，得到表面光滑的超导涂层；

5)对步骤4)所述表面光滑的超导涂层利用无水乙醇进行超声清洗并进行氮气干燥，得到所述的YBCO黏性混合超导涂层。

上述方法步骤1)中，优选地，所述Ag粉导电胶可为商用DB5015型号Ag粉导电胶，分为粉末甲组份和液体乙组份，配比为3.5～5.5g：1mL。所述Ag粉导电胶具体可为武汉双键开姆密封材料有限公司生产的DB5015型号Ag粉导电胶。

上述方法步骤1)中，优选地，所述前驱涂料中Ag粉导电胶粉末甲组份和YBCO粉末的质量比为1.2～2.5:1，具体可为2：1。

上述方法步骤2)中，优选地，所述涂覆方式包括丝网印刷，旋涂法等方法。

上述方法步骤2)中，优选地，所述基底包括氧化铝陶瓷、铜和不锈钢等基底。

上述方法步骤2)中，优选地，所述前驱体涂层应该在10min之内用完，以免涂层固化。

上述方法步骤2)中，对涂覆厚度无要求，根据用户实际需求适量涂覆即可。

上述方法步骤3)中，所述低温胶水固化处理以及中温渗氧处理在石英管式炉中进行。