一种碳基超导材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供的碳基超导材料的方法，以金属粉和碳粉作为原料，在密闭条件下进行混合加压压制处理使原料金属化，获得金属碳化物的碳基超导材料，制备得到的碳基超导材料其分子式为MCn，是一种具有二元金属特性的超导材料体系，为超导材料的选择及其应用提供了更大的空间。

【技术实现步骤摘要】
一种碳基超导材料及其制备方法
本专利技术属于超导材料
，特别涉及一种碳基超导材料及其制备方法。
技术介绍
超导材料因其在一定温度下电阻会消失的特性，在能源、信息电子和量子器件等领域都有着重要的作用。目前的超导材料大致可以分为传统超导体、铜基超导体、铁基超导体、界面超导体、氢基超导体和碳基超导体等，其中碳基超导体被视为最重要的高温超导体之一。对于氢基超导材料，早在1935年Wigner等人就提出了绝缘的固态氢在高压下转变成金属状态，即金属氢，学术界认为它极有可能是室温超导体，但是，目前实验压力已经达到388GPa左右，仍然没有获得氢金属化的直接证据。最近，碳化钠引起了众多科学家的关注，理论上预言了碳化钠在低压下具有高温超导的特性，碳化钠系统在30GPa下具有高达103K的超导特性。目前，对于使用金属碳化物作为超导材料的探索研究仍然鲜有报道。
技术实现思路
鉴于此，有必要提供一种以获得具有二元金属特性的新型超导材料体系的碳基超导材料及其制备方法。为解决上述问题，本专利技术采用下述技术方案：本专利技术提供了一种碳基超导材料，所述碳基超导材料的分子式为MCn，其中：M为钛或银或铬中的至少一种，4≤n≤12。在其中一些实施例中，所述碳基超导材料的工作压力为0GPa～200GPa、临界超导温度为0.012K～57.48K。另外，本专利技术还提供了一种所述的碳基超导材料的制备方法，包括下述步骤：在密闭条件下，将金属粉和碳粉进行加压压制处理使其金属化，制备获得所述碳基超导材料。在其中一些实施例中，在密闭条件下，将金属粉和碳粉进行加压压制处理使其金属化，制备获得所述碳基超导材料的步骤中，具体包括下述步骤：将金属粉末和碳粉进行混合得到混合粉末，对所述混合粉末进行压片处理，获得混合粉末预压片；以金刚石对顶砧作为加压装置，对所述金刚石对顶砧的垫片进行预压处理，在所述垫片中形成孔；将所述混合粉末预压片放置于所述孔中；控制所述金刚石对顶砧对所述混合粉末预压片进行加压压制处理使其金属化，制备获得所述碳基超导材料。在其中一些实施例中，在将金属粉末和碳粉进行混合得到混合粉末，对所述混合粉末进行压片处理，获得混合粉末预压片的步骤中，所述金属粉和所述碳粉的物质的量比为1:n，其中4≤n≤12。在其中一些实施例中，在以金刚石对顶砧作为加压装置，对所述金刚石对顶砧的垫片进行预压处理，在所述垫片中形成孔的步骤中，所述金刚石对顶砧的垫片为铼片或不锈钢片，传压介质为氦气、压标物质为红宝石。在其中一些实施例中，在将金属粉和碳粉进行加压压制处理使其金属化，制备获得所述碳基超导材料的步骤中，所述加压压制处理的压力范围为0GPa～200GPa。采用上述技术方案，本专利技术实现的技术效果如下：本专利技术提供的碳基超导材料的方法，以金属粉和碳粉作为原料，在密闭条件下进行混合加压压制处理使原料金属化，获得金属碳化物的碳基超导材料，制备得到的碳基超导材料其分子式为MCn，是一种具有二元金属特性的超导材料体系，为超导材料的选择及其应用提供了更大的空间。另外，本专利技术实施例提供的碳基超导材料的工作压力为0GPa～200GPa、临界超导温度为0.012K～57.48K，工作压力和临界超导温度均具有很宽的调制范围，可以更好地适用于各个行业领域。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对本专利技术实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术实施例提供的碳基超导材料的制备方法的工艺流程图；图2是本专利技术实施例提供的采用的金刚石对顶砧的结构示意图；图3是本专利技术实施例1中的碳基超导材料的晶体结构图；图4是本专利技术实施例1中的碳基超导材料的电子态密度图谱；图5是本专利技术实施例1中的碳基超导材料的声子谱，声子态密度以及伊利埃伯格谱函数和电声耦合积分的图示；图6是本专利技术实施例2中的碳基超导材料的晶体结构图；图7是本专利技术实施例2中的碳基超导材料的电子态密度图谱；图8是本专利技术实施例2中的碳基超导材料的声子谱，声子态密度以及伊利埃伯格谱函数和电声耦合积分的图示；图9是本专利技术实施例3中的碳基超导材料的晶体结构图；图10是本专利技术实施例3中的碳基超导材料的电子态密度图谱；图11是本专利技术实施例3中的碳基超导材料的声子谱，声子态密度以及伊利埃伯格谱函数和电声耦合积分的图示。具体实施方式下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本专利技术的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。本专利技术一实施方式提供的碳基超导材料，所述碳基超导材料的分子式为MCn，其中：M为钛或银或铬中的至少一种，4≤n≤12。具体地，所述碳基超导材料的分子式可以为TiC4、TiC5、TiC6、TiC7、TiC8、TiC9、TiC10、TiC11、TiC12、AgC4、AgC5、AgC6、AgC7、AgC8、AgC9、AgC10、AgC11、AgC12、CdC4、CdC5、CdC6、CdC7、CdC8、CdC9、CdC10、CdC11、CdC12。在其中一些实施例中，所述碳基超导材料的工作压力为0GPa～200GPa、临界超导温度为0.012K～57.48K。可以理解，本专利技术实施例制备得到的碳基超导材料随压力的变化表现出明显的空间结构变化。在不同压强下该碳基超导材料的晶体结构可以通过基于粒子群算法的卡里普索(CALYPSO)软件精确获得。CALYPSO软件是一款结构预测方法软件，其基于结构对称性的分类检索思想，结合粒子群多目标优化算法，同时引入了成键特征矩阵的结构表征方法。CALYPSO方法通过给定物质的种类、化学配比和外界条件(如压力)，预测材料的基态及亚稳态结构，还可进行功能材料逆向设计。CALYPSO方法的高效可靠性已经在科研实践中得到本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种碳基超导材料，其特征在于，所述碳基超导材料的分子式为MCn，其中：M为钛或银或铬中的至少一种，4≤n≤12。/n

【技术特征摘要】
1.一种碳基超导材料，其特征在于，所述碳基超导材料的分子式为MCn，其中：M为钛或银或铬中的至少一种，4≤n≤12。


2.如权利要求1所述的碳基超导材料，其特征在于，所述碳基超导材料的工作压力为0GPa～200GPa、临界超导温度为0.012K～57.48K。


3.一种如权利要求1所述的碳基超导材料的制备方法，其特征在于，包括下述步骤：
在密闭条件下，将金属粉和碳粉进行加压压制处理使其金属化，制备获得所述碳基超导材料。


4.如权利要求3所述的碳基超导材料的制备方法，其特征在于，在密闭条件下，将金属粉和碳粉进行加压压制处理使其金属化，制备获得所述碳基超导材料的步骤中，具体包括下述步骤：
将金属粉末和碳粉进行混合得到混合粉末，对所述混合粉末进行压片处理，获得混合粉末预压片；
以金刚石对顶砧作为加压装置，对所述金刚石对顶砧的垫片进行预压处理，在所述垫片中形成孔...

【专利技术属性】
技术研发人员：海玉龙，钟国华，蒋梦景，田慧丽，陆宁，李文杰，陈晓嘉，
申请(专利权)人：深圳先进技术研究院，哈尔滨工业大学深圳，
类型：发明
国别省市：广东;44