[发明专利]过氧化钡在超导性的钇钡铜复合氧化物和有关材料中之应用

说明书

本发明涉及超导性陶瓷之制造，更具体讲是涉及在制造通常以L.M.A.O.表示的金属氧化物体系中的改进，其中O是氧，并且例如L可以是钇，M可以是钡，A可以是铜。

长期以来，已知某些金属在处于低温条件时，有效电阻率有时会显著消失。特别值得注意的是在一定的低温条件下能导电而实质上没有电阻的那些金属和金属氧化物。这些金属已成为人所熟知的超导体。例如，已知某些金属冷却到绝对温度约4°K时就具有超导性质，并且已知某些铌合金在约15°K即具有超导性质，有些可以高达23°K就具有此性质。近年来，发现了一种含镧、钡和铜的氧化物在约30°K变成具超导性质，在某些情况下，在比这个温度高20°即可成为超导体。目前的进展已发现在接近100°K时变为超导性的物质，因此而可以利用液氮来冷却。其中特别有意义的是能够长时间稳定地呈现低电阻性质，从而可以通过研制而付诸实用的一些陶瓷材料。虽然现在已能在液氮温度或更高温度观察到低电阻甚至是超导现象，但人们仍然认为这些性质首先必须在比环境温度低很多的低温才能获得。然而，已经有某些迹象表明，有可能配制出这样的陶瓷材料，它们能在环境温度呈现低电阻甚至或是呈现超导性质。

由晶胞接近于通式Y.Ba₂.Cu₃.Oz（其中Z一般约为7）的物质与各种有关物质所成的组合物特别有希望用于超导用途的一类陶瓷。这种组合物一般是由可以混合而制成所要求陶瓷的前体配制而成。例如这些陶瓷材料的一种配制方法，是将各种固态元素的碳酸盐和/或氧化物粉末混合，然后升温至约1000℃，脱除挥发性物质，例如二氧化碳。将此混合物再研磨和再加热，通常要重复数次以提高混合的均匀度，然后可以造粒、烧结数小时，然后渐渐冷却至低于250℃。

在涉及陶瓷超导材料的研究用途中，已证明使用粒状材料是很方便的，因为通过将粉末材料压制在一起，并用烧结法使之粘结即可方便地使之成形为粒料。这些陶瓷材料一般是脆性的，因此以粒状形式搬运与处理也较方便。但是，工业上应用的超导体可能需要大量具适用形状的材料，例如管材、棒材、线材或片材，因此目前正在寻求能方便而可靠地使这些陶瓷材料成形，同时能保持其低电阻导电能力的其他技术。

据报道，业已研究成功一种方法，是将该种陶瓷粉末封装在一种金属（例如银）薄管中，然后将已填充的管材拉拔，形成线材。据报道也已将蒸发技术应用于从包含钇、钡、铜和氧的多相材料来制超导材料薄膜。还有另一种方法，是将陶瓷粉末，或甚至它的组分在一种有机粘结剂（例如聚乙二醇）中混合，然后将之挤压加工形成一种塑性线材。在这种线材成形为所要求的形状以后，将粘结剂烧掉，并将残余粉末烧结而形成单丝产物。还可以将陶瓷颗粒埋入有机物质中，并制成屈挠性带条，然后经成形和烧结而制成带材。已知最后所得陶瓷材料的导电性能取决于整个组合物中元素分布的均匀性。一切配制和加工超导材料的技术都有一个共同目的，就是要保证前体材料的均匀混合，以制成比较均质的陶瓷产品。

Wu等人在Physical    Review    Letters，58，908-910（1987年3月2日）发表的题为“Superconductivity    at    93°K    in    a    New    Mixed    Phase    Y-Ba-Cu-O    Compound    System    at    Ambient    Pressure”的文章中披露了通过Y₂O₃、BaCO₃和CuO的固态反应制取本标题化合物。

Engler等人在J.Am.Chem.Soc，109，2848-2849（1987）发表的题为“Superconductivity above Liquid Nitrogen Temperature：Preparation and Properties of a Family of Perovskite-Based Superconductors”的文章中披露了在球磨机中混合Y₂O₃、BaCO₃和CuO，得到Y∶Ba∶Cu比率为1∶2∶3的粉末。将此粉末置于氧化铝舟中于950℃加热，将所得黑色粉末再研磨并且加热。