增强的涂布高温超导体制造技术

本发明专利技术涉及一种以双轴向构造的高温超导涂层为基础的实际超导体。具体地说，描述了柔性且耐弯曲应变的制品的生产方法以及由此生产的制品，该制品具有提高的电流分配，在交流电条件下较低的滞后损失，增强的电和热稳定性以及在涂布的高温超导（ＨＴＳ）丝线中分离膜之间的提高的机械性能。可以构造包括对弯曲应变敏感的操作材料的多层材料，其中放置这种操作材料的区域中的弯曲应变最小。本发明专利技术还提供了一种接合涂布带片段并终止涂布带叠层或导体元件的装置。在一个实施方式中，提供了一种多层高温超导体，它包括第一和第二高温超导体涂布元件。每一元件包括一基片、沉积在所述基片上的至少一缓冲层、高温超导层和覆盖层。所述第一和第二高温超导体涂布元件在所述第一和第二覆盖层连接。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术通常涉及增强电流分配的涂布导体高温超导带的生产方法以及由此形成的制品。
技术介绍
在涂布高温超导体(“HTS”)领域的研究如今已涉及生产单带，即典型地包括以下结构的带可以构造或未构造的基片、一个或多个双轴向构造的缓冲层、外延HTS层和覆盖层。具体地说，尝试已涉及由单基片层生产高载流带。在努力提高这些建议单带的整体载流容量时，高温超导体(HTS)膜必将非常厚或者必将沉积在单基片的两面上。此外，就几个临界性能参数而言，包括临界应力或应变参数，利用这种结构产生的制品存在不良的体系结构。使用具有非常厚超导层的单带在工业应用中不可行。这一部分可能是由于随着HTS层的厚度增加(即已知的破裂强度降低)该HTS层可能破裂。还可能是随着HTS层的生长，层厚度受结构和性能难以控制的限制。尽管可以在基片的每一面上沉积超导层来提高载流容量，但是该方案具有其它潜在缺点。例如，与单面带相比，这种带难以操作和处理。此外，在一些临界性能参数方面，这些两面带HTS膜处于不利的位置。而且，已深入讨论了可以使用导电缓冲层在HTS丝线和基片之间提供电流通路。尽管这种方法可能有很大局限性。由于导电材料应赋予超导体和基片化学相容性，呈现能够从基片外延生长的晶格匹配，提供外延超导体生长的模板以及具有良好的机械和物理性能，因此这些导电材料的选择受到限制。由于在缓冲层和其它层之间的界面的电阻将支配电流转移，因此这是特别真实的。可能这种界面电阻相对导电缓冲层的体电阻仍然高。也可能发生天然氧化物层从基片材料生长，这样进一步增加了基片和缓冲层之间的电阻率。因此对于HTS涂布导体，理想的是提供克服与现有技术有关的缺陷的方法和制品。专利技术概述本专利技术涉及一种以双轴向构造的高温超导涂层为基础的实际超导导体。具体地说，描述了制品的生产方法以及由此生产的制品，该制品具有提高的电流分配，在交流电条件下较低的滞后损失，增强的电和热稳定性以及在涂布的高温超导(HTS)丝线中分离膜之间的提高的机械性能。本专利技术还提供了一种接合涂布带片并终止涂布带叠层或导体元件的装置。本专利技术还涉及包括灵敏HTS操作层的多层材料，它可以将分层材料层压在所述多层材料上，以便获得所述复合带的电、磁、热和机械性能。在一个实施方式中，提供了一种多层高温超导体，它包括第一和第二高温超导体涂布元件。每一元件包括一基片、沉积在所述基片上的至少一缓冲层、高温超导层和覆盖层。所述第一和第二高温超导体涂布元件在所述第一和第二覆盖层连接。另外，如果没有覆盖层时，第一和第二HTS涂布元件在这两个HTS层之间用插入层，典型地为金属的插入层相连。在一个方面，本专利技术提供了一多层高温超导体，包括第一高温超导体涂布元件，所述元件包括第一基片(可经过双轴向构造，例如通过变形)、至少一个沉积在第一基片上的第一缓冲层(可以是金属氧化物，例如氧化铈和/或氧化钆，并且还可以任选包括氧化钇稳定的氧化锆，它们都可以经过外延沉积)、至少一个第一高温超导层(可氧化锆，它们都可以经过外延沉积)、至少一个第一高温超导层(可以包括金属氧化物，例如稀土元素氧化物，包括(RE)Ba2Cu3O7-δ，其中RE选自由稀土元素和钇组成的组，并且δ为大于0且小于1的数)和第一覆盖层。所述多层高温超导体还包括第二高温超导体涂布元件，它包括第二基片、至少一个沉积在第二基片上的第二缓冲层、至少一个第二高温超导层和第二覆盖层，其中第一和第二高温超导体涂布元件在所述第一和第二覆盖层连接。所述第一或第二基片可以包括镍，例如镍-铬、镍-铜或镍-钒合金。至少两个缓冲层，例如三个缓冲层，可以依次沉积在所述第一基片上。第一覆盖层可以沉积在第一高温超导层上。所述第一和第二基片、第一和第二缓冲层、第一和第二高温超导层、和第一和第二覆盖层可以分别具有大致相同的组成。因此，所述第一和第二高温超导体涂布元件可以具有大致相同的组成。所述第一和第二覆盖层可以在其上表面连续连接。或者，所述第一和第二覆盖层可以为单一连续层。所述超导体可以为带形式。这些基片可以任选是基本上没有经过构造的，并且所述缓冲层和高温超导层可以经过双轴向构造。所述第一和第二高温超导体涂布元件可以在其各自的边缘对齐。所述第一和第二高温超导体涂布元件可以沿其长度错位。第一和第二覆盖层中至少一个可以沿至少所述第一和第二高温超导体涂布元件的边缘延伸。所述超导体可以包括多丝状结构，例如当第一和第二高温超导层分成多个丝线时。所述超导体还可以包括稳定器，其中第一和第二覆盖层可以与对该稳定器的表面面对面相连。在另一方面，本专利技术提供了另一多层高温超导体，包括第一高温超导体涂布元件，所述元件包括第一基片、至少一个沉积在第一基片上的第一缓冲层、至少一个第一高温超导层和第一覆盖层。所述超导体还包括第二高温超导体涂布元件，它包括第二基片、至少一个沉积在第二基片上的第二缓冲层、至少一个第二高温超导层和第二覆盖层，其中第一和第二高温超导体涂布元件用插入的金属层连接。在又一方面，本专利技术提供了一种多层高温超导体，如上所述但是没有覆盖层，其中第一和第二高温超导体涂布元件用插入的金属层相连。除非另有定义，本文所用的所有技术和科学术语具有本专利技术所属领域中普通技术人员通常理解的相同含义。尽管可以将与本文所述相同或等价的方法和材料用于本专利技术的试验或测定，但是适宜的方法和材料如下所述。将本文提及的所有出版物、专利申请、专利和其它参考文献全文加入作为参考。当有冲突时，以本说明书，包括其中的定义为准。此外，这些材料、方法和实施例仅为描述性的，并不打算进行限定。本专利技术的其它特征和优点将从以下详细说明和权利要求书中显而易见。附图简述为了更完整地理解本专利技术，请参考下面与附图结合的说明。附图说明图1A图示了本专利技术的HTS涂布导体；图1B图示了图1A的放大图；图2A图示了本专利技术HTS涂布导体的另一实施方式；图2B图示了图2A的放大图；图2C图示了本专利技术HTS涂布导体的又一实施方式；图3A图示了本专利技术HTS涂布导体的又一实施方式；图3B图示了图3A的放大图；图4A图示了本专利技术HTS涂布导体的又一实施方式；和图4B图示了图4A的放大图。在这几个附图中相似的参照符号代表相似部分。详细说明本专利技术涉及一种以双轴向构造的高温超导涂层为基础的实际超导丝线。具体地说，描述了制品的生产方法以及由此生产的制品，该制品具有提高的电流分配，在交流电条件下较低的滞后损失，增强的电和热稳定性以及在涂布的高温超导(HTS)丝线中其它分离膜之间的提高的机械性能。这些制品的特定构型经过设计，以便基本上避免了弯曲过程中操作HTS层的机械降解。该材料可用于使用操作HTS层的各种领域。例如，该弹性材料可用于具有附加电、磁、电光、电介质、热、机械或环境(保护性)性能的高温超导带。本专利技术还提供了一种接合涂布带片段并终止涂布带叠层或导体元件的装置。为了开发出可以有益地使用双轴向构造的HTS膜的工业可使用的导体，必需解决许多重要问题。例如，良好构造的高临界电流密度HTS膜仅能通过在平的开放表面上外延生长产生。此外，HTS氧化物膜在承受高水平的应变时不能不引起破裂和电损失。理想的方式是减轻该应变。而且，与第一次产生HTS丝线不同，该丝线含有多个可以分配电流输送的丝线，这些双轴向构造膜由一简单的宽丝线组成。破坏单丝本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多层高温超导体，含有： 第一高温超导体涂布元件，含有： 第一基片； 沉积在所述第一基片上的至少一个第一缓冲层； 至少一个第一高温超导层；和 第一覆盖层；和 第二高温超导体涂布元件，含有： 第二基片； 沉积在所述第二基片上的至少一个第二缓冲层； 至少一个第二高温超导层；和 第二覆盖层； 其中所述第一和第二高温超导体涂布元件在所述第一和第二覆盖层连接。

【技术特征摘要】
US 2000-2-9 09/500,701;US 2000-2-9 09/500,717;US 21.一种多层高温超导体，含有第一高温超导体涂布元件，含有第一基片；沉积在所述第一基片上的至少一个第一缓冲层；至少一个第一高温超导层；和第一覆盖层；和第二高温超导体涂布元件，含有第二基片；沉积在所述第二基片上的至少一个第二缓冲层；至少一个第二高温超导层；和第二覆盖层；其中所述第一和第二高温超导体涂布元件在所述第一和第二覆盖层连接。2.权利要求1的超导体，其中所述第一基片经双轴向构造。3.权利要求2的超导体，其中所述双轴向构造是通过变形构造形成的。4.权利要求3的超导体，其中所述第一基片含有镍。5.权利要求4的超导体，其中所述第一基片含有镍-铬、镍-铜、或镍-钒合金。6.权利要求5的超导体，其中所述第一基片含有镍-铬合金。7.权利要求2的超导体，其中所述至少一个第一缓冲层经外延沉积。8.权利要求1的超导体，其中所述至少一个第一缓冲层含有金属氧化物。9.权利要求8的超导体，其中所述金属氧化物含有氧化铈和氧化钆。10.权利要求8的超导体，其中所述第一缓冲层还含有氧化钇稳定的氧化锆。11.权利要求1的超导体，其中至少两个缓冲层相继沉积在所述第一基片上。12.权利要求11的超导体，其中3个缓冲层相继沉积在所述第一基片上。13.权利要求1的超导体，其中所述第一高温超导层含有金属氧化物。14.权利要求1的超导体，其中所述第一高温超导层含有稀土元素氧化物。15.权利要求14的超导体，其中所述稀土元素氧化物具有通式(RE)Ba2Cu3O7-δ，其中RE选自稀土元素和钇，并且δ是大于0且小于1的数。16.权利要求1的超导体，其中所述第一覆盖层沉积在所述第一高温超导层上。17.权利要求1的超导体，其中所述第一和第二基片的组成基本上相同。18.权利要求1的超导体...

【专利技术属性】
技术研发人员：莱斯利G弗里策迈尔，科内利斯利奥汉斯蒂姆，史蒂文弗莱施勒尔，约翰D斯库迪耶尔，格雷戈里L斯尼特奇勒尔，布鲁斯B甘布尔，罗伯特E施瓦尔，俞定安，吉尔伯特N小赖利，亚力山大奥托，埃利奥特D汤普森，
申请(专利权)人：美国超导公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]