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界转变温度也不断被提高,理论机制获得更加深入的
认识,超导材料的实用化进程将得到极大的促进。
3常用的高温超导材料
目前,高温超导材料中应用最为广泛的是钇系(YBCO)、铋系(BSCCO)和二硼化镁(MgB2)。
31钇系高温超导材料YBCO
钇系高温超导材料是当前已发现的高温超导材料中研究最透彻的一种,YBCO的临界转变温度在92K左右能够显示出超导电性,而且超导相的比例极高。目前已经能从多种商业渠道获得优质的Y123粉末、薄膜以及块材。制备超导性能优良的粉末、高度致密块材以及薄膜的工艺和方法已经相当成熟,最常用的方法有粉末装管法(PIT)[14]和外延生长法。另外,虽然在众多沉积方法中脉冲激光沉积法(PLD)[15]是应用最广泛的一种沉积方法,但是由于PLD法要求苛刻,需要使用昂贵的大功率、高真空装置以及工业用激光源,所以不适合大规模产业化生产。目前,使用三氟醋酸盐(TFA)前驱粉的金属有机沉积法(MOD)
f江苏科技大学
是比较有前途的沉积方法之一,使用TFAMOD法[16]制备的YBCO涂层导体性能高、制造成本低,能够满足商业应用的要求。
32铋系高温超导材料BSCCO
铋系高温超导材料主要有三种:Bi2Sr2CuO6、Bi2Sr2CaCu2O8和Bi2Sr2Ca2Cu3O10。这三种材料的晶体结构具有其他氧化物超导体所共有的结构特点,即CuO4层。这种CuO4层被碱土金属离子(Sr、Ca)和Bi2O2层所分开,形成了层状钙钛矿型结构的一种变体。BSCCO粉末具有很好的烧结特性和超导性能,目前已用于商品化生产制造。铋系粉末的制备除了常用的固相反应法外,还有共沉淀法、溶胶凝胶法以及溶液高温自蔓燃法等,其中喷雾干燥法、喷雾热解法适于大规模生产铋系粉末[17]。
33二硼化镁MgB2
二硼化镁(MgB2)是常规超导体中临界温度最高的,它具有较高的临界电
流密度。其晶体结构属于六方晶系,是一种插层型化合物,硼层和镁层交替排列,它的超导机制可以用BCS理论解释。一般情况下,构成氧化物高温超导材料的化学元素昂贵,合成的超导材料脆性大,难以加工成线材,而硼和镁的价格低廉,容易制成线材。一般采用PIT法制备[1819],此外,电泳法[20]是制备高质量的MgB2带材的一种新方法。
4高温超导材料的应用
高温超导材料的应用通常分为两大类:强电应用和弱电应用。强电应用主要是基于超导体的零电阻特性和完全抗磁性,以及某些超导体所特有的高临界电流密度和高临界磁场。弱电应用主要是基于磁通量子化,能隙、隧道和约瑟夫森效应等。HTS带材和块材主要在电力系统等强电领域中获得应用,而HTS薄膜主要用r
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