[发明专利]制造超导体的方法及用超导体制备的产品

说明书

本发明涉及超导体，特别涉及高温超导体，并涉及高温超导体制备的改进，以及包含高温超导体的产品的制备。

高温超导体首次于1987被公开，其特征在于，其转变温度（Tc）高于液氦的温度，并有多个高于液氮温度（77.3K）的Tc。高温超导体（HTSC）的三大系列如下：

ⅰ）    Y-Ba-Cu-O系;

ⅱ）    Bi-Pb-Sγ-Ca-Cu-O系;以及

ⅲ）    Tl-Ba-Ca-Cu-O系

系列（ⅰ），1987报导于Phys.Rev.Lett.58405，易于合成，具有宽的可显现超导性的组合范围，具有相对低的Tc，近似于90K。

系列（ⅱ）不包含稀土元素，而有高的Tc近似于108K。但是允许超导性的组成范围窄。系列（ⅱ）曾报导于Japan.J.Appl.Phys.27    L    1041（1988）。

系列（ⅲ），报导于Nature.332    138（1988）具有近似120K高的Tc，但铊的毒性是有利害关系的。

其它高温度导电系列包括：

a）214系，即（La，Ba）₂CuO₄;

b）124（YBa₂Cu₄O₈）和247（Y₂Ba₄Cu₇O₁₅）系;

c）Bi₂Sr₂CuO₆（CaCuO₂）_n（N＝0，1，2，）系和其以Pb稳定的衍生物;

d）Tl₂Ba₂CuO₆（CaCuO₂）_n（n＝0，1，2，3）系;

e）（Nd，Ce）₂CuO₄系及其衍生物。

形成HTSC的两项主要技术是，一起研磨相应的HTSC的先质，或相应的HTSC先质溶液的共沉淀。

HTSC先质的研磨是个冗长的工艺过程，需要多次研磨并分级，以得到适于形成HTSC的颗粒尺度分布及混合。但难以得到相纯度和可重现的结果。相纯度对HTSC的效果及对许多HTSC系都是至关重要的，即使稍微偏离正确的各种组分比，也会导致HTSC性质的丧失或退化。

溶液共沉淀是一种制备先质混合物（例如HTSC混合物）的技术，以一种很熟知的方法使它们混合，或许如分子级细密。在溶液共沉淀中，各种先质组分起初溶解于水溶液（通常包含酸化剂，诸如硝酸）中。然后加入沉淀剂，使被溶解的先质从溶液中沉淀下来。沉淀剂包括碳酸盐、乙酸盐、甲酸盐、氢氧化物和草酸盐。共沉淀生成物通常用离心机过滤，再经受低温煅烧工艺，以去掉或分离负离子，制备出相应的正离子氧化物混合物。进一步在约900℃的高温加热，导致正离子氧化物转变为高温超导体材料。

为了得到具有高效能、高相变温度的HTSC组合物，严格确保各种先质呈现正确的比例是至关重要的。该比例必须极细心地被控制，以得到所要求的高相纯度。

研磨一般不能得到商用剂量的、纯度始终如一的产品。

迄今，HTSC先质的溶液共沉淀仍不能制备始终如一的相纯度，除非量极小，因而该技术不适合于连续的或大规模的工艺过程的商业应用。

现在我们开发一种技术，它允许共沉淀发生，而其中的共沉淀的先质能有始终如一的相纯度、允许生产具有高效能的HTSC组合物。该技术可被用于生产商业规模的HTSC组合物。

该技术可被用于共沉淀所有氧化铜基陶瓷先质，如半导体、绝缘体以及超导体相的YBCO、BSSCO以及铊基系。

该技术涉及到一个惊人的、意外的发现，在共沉淀过程当中尽量降低溶液PH值的变化，可导致共沉淀的先质具有高的和始终如一的相纯度。在粒子大小范围方面，共沉淀还能呈现很窄的变化。

所以，按一种方式，本发明归结于一种共沉淀超导先质组分的方法，该方法包括的步骤有：

将超导先质组分溶解于溶液中，

给水溶液加添沉淀剂，以及

在共沉淀过程当中，保持溶液的PH值基本上为一常数。

先质组分可以是形成铜、铋和铊基HTSC组合物的组分。