本发明专利技术公开了一种采用非水基化学溶液制备钇钡铜氧高温超导膜的方法，包括：将原料按照化学计量比为YBa2Cu3O7的所需配比进行配料，去除所述原料的结晶水，得到原料混合物；添加有机添加物，溶解所述原料混合物，得到非水基化学前驱溶液；将所述非水基化学前驱溶液涂覆在基底上，得到钇钡铜氧初始样品；将所述钇钡铜氧初始样品置于气氛炉中，在110℃～600℃下进行热分解处理，得到钇钡铜氧前驱膜；将所述钇钡铜氧前驱膜进行烧结处理，得到所述钇钡铜氧高温超导膜。本发明专利技术的非水基化学溶液的制备简单，化学稳定性好，采用该溶液制备的钇钡铜氧膜，热分解时间显著缩短，膜表面平整光滑、无裂纹，具有良好的超导性能。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及制备钇钡铜氧高温超导膜的方法，具体地说，涉及一种在高温超导材料
采用。
技术介绍
化学式为YBa2Cu307_s的钇钡铜氧(简称YBC0)是一种高温超导材料。具有双轴织构的YBCO膜用途广泛，比如说可用于量子干涉仪、滤波器、电缆、电动机、发电机等方面。 目前制备具有双轴织构的YBCO膜主要采用的方法是脉冲激光沉积(PLD)，金属有机物化学气相沉积(MOCVD)，和金属有机物沉积(MOD)等。其中，MOD方法不需要高真空系统，相对于PLD和MOCVD而言，可以较大幅度地降低生产成本，因此受到广泛的关注。以金属羧酸盐或其他不含氟的无机盐为起始原料的MOD方法制备YBCO膜时，在热处理过程中，易于形成非常稳定的中间产物BaCO3,而BaCO3在高温条件下分解缓慢，从而影响YBCO相的形成,最终影响膜的性能。为了解决这个问题,A. Gupta等人(Applied PhysicsLetters 52(24) :2077-2079.)采用三氟乙酸盐作为原料，从而避免了中间产物BaCO3的形成，这种方法被称为以三氟乙酸盐为前驱材料的MOD法(TFA-MOD)。通过人们的不断研发，采用TFA-MOD方法已经可以获得临界电流密度很高的YBCO薄膜。然而，似乎由于三氟乙酸铜在热分解过程中释放出大量的热，如果热分解时间不足够的话，将会产生大量的裂纹和气泡。因此，采用TFA-MOD方法制备YBCO膜往往需要10个小时以上的热分解时间，这就需要相应的生产成本。此外，采用MOD的方法制备YBCO膜，往往需要用醇和羧酸盐作为原料，由于羧酸盐的羟基和醇的羟基的氢离子会发生酯化反应，产生相应的酯和水，而该部分多余的水可能容易与溶液中的羧酸盐发生水解反应，从而生成氢氧化物，这些氢氧化物在一定时间内可能会悬浮在溶液中，或者是沉淀，这将导致溶液成分的不均匀，成分不均匀又会使得采用该溶液所制备的膜也出现局部区域的组分不均匀，在热分解过程中就似乎更容易形成纳米晶，这些纳米晶在结晶化过程中作为形核中心，一方面会破坏膜的双轴织构程度，另一方面，由于纳米晶在结晶化过程中可能更容易形成不能传导超导电流的晶粒，进而降低临界电流密度。因此，在溶液中应该尽量避免水的存在，从而保证溶液不会产生沉淀而导致化学成分不均匀。为了去除溶液中的水，往往采用减压蒸馏的方式，如Araki等人(Superconductor Science&Technology 14(7) :L21_L24)采用向凝胶加入溶剂的方法,这样可以获得高纯度的溶液，最后得到的薄膜具有高的超导性能。但是采用减压蒸馏的方式需要对应的设备，并且耗费的时间较长，这也需要相应的生产成本。对于YBCO膜而言，要实现大规模应用，降低生产成本是一个关键问题。如果可以仅仅在溶液配方上进行改变，在保证性能的前提下，减少热分解时间、取消减压蒸馏，将可以降低成本，提高生产效率
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种采用，不需要减压蒸馏，在短时间内制备高超导性能的YBCO膜。本专利技术的技术方案如下一种采用，包括将原料按照化学计量比为YBa2Cu3O7的所需配比进行配料，去除所述原料的结晶水，得到原料混合物；添加一定量的有机添加物，溶解所述原料混合物，得到非水基化学前驱溶液；将所述非水基化学前驱溶液涂覆在基底上，得到钇钡铜氧初始样品；将所述钇钡铜氧初始样品置于气氛炉中，在110°C 600°C下进行热分解处理，得到钇钡铜氧前驱膜；将所述钇钡铜氧前驱膜进行烧结处理，得到所述钇钡铜氧高温超导膜。进一步所述原料为铜盐、钇盐和钡盐；其中，所述铜盐包括无水乙酸铜Cu(CH3COO)2和水合乙酸铜Cu(CH3COO)2 H2O ;所述钇盐包括无水乙酸钇Y (CH3COO) 3和水合乙酸钇Y(CH3COO)3 nH20 ;所述钡盐为三氟乙酸钡水合物Ba(CF3COO)2 yH20。进一步所述的有机添加物包括酸酐、甲醇和二氧六环。其中，所述酸酐包括乙酸酐C4H6O3、丙酸酐C6HltlO3、丁酸酐C8H14O3或者戊二酸酐C5H603。进一步所述非水基化学前驱溶液为墨绿色澄清液体，所述非水基化学前驱溶液静置60天后无沉淀。进一步将含有结晶水的所述原料放入烘箱加热至100 200°C，去除所述结晶水。进一步将所述钇钡铜氧初始样品在70°C保温5min。进一步，所述热分解处理包括在所述气氛炉中通入干燥高纯氧气并加热到IlO0C ;停止通入所述干燥高纯氧气；在所述气氛炉中通入湿氧气，并加热到330°C 600°C，得到所述钇钡铜氧前驱膜；所述湿氧气是水蒸汽分压为I. 2 16kPa的湿氧气。进一步，所述烧结处理包括在所述气氛炉中通入湿氮氧混合气，将所述钇钡铜氧前驱膜快速升温到780°C 830°C，并保温50 120分钟；所述湿氮氧混合气是水蒸汽分压为I. 2 16kPa、氧气分压为10 50Pa的湿氮氧混合气；停止通入所述水蒸汽，将所述宇乙钡铜氧前驱膜在氮氧混合气中保温20分钟，然后降温到525°C，降温速率为3°C /min ;所述氮氧混合气是氧气分压为10 50Pa的氮氧混合气；停止通入所述氮氧混合气，将所述钇钡铜氧前驱膜在氧气中降温到450°C，并保温60分钟，降温速率为3°C /min ;将所述钇钡铜氧前驱膜冷却至室温，得到所述钇钡铜氧高温超导膜。进一步通入所述高纯氧气的流速为0. 6L/min ;通入所述湿氧气的流速为0. 3 lL/min ;通入所述湿氮氧混合气的流速为0. 3 lL/min。本专利技术的技术效果包括I、非水基化学溶液的制备过程简单，化学稳定性好，采用该溶液制备的YBCO膜，热分解时间显著缩短，膜表面平整光滑、无裂纹，并且具有良好的超导性能； 2、制备过程无需减压蒸馏，并且可以将热分解时间从600分钟缩短到90分钟内，因此，可以较大幅度的降低生产成本，提高生产效率，具有实用的价值。附图说明图I是本专利技术实施例I的扫描电子显微镜SEM图片；图2是本专利技术实施例2的SEM图片；图3是本专利技术实施例3的SEM图片；图4是本专利技术实施例4的SEM图片；图5是本专利技术实施例5的SEM图片；图6是本专利技术实施例6的SEM图片； 图7是本专利技术实施例7的SEM图片；图8是本专利技术实施例8的X射线衍射图谱。具体实施例方式下面结合实施例对本专利技术的具体实施方式进行说明。实施例I将大约0. 86克的四水合乙酸钇Y(CH3COO)3 4H20和2. 03克三氟乙酸钡水合物Ba(CF3COO)2 yH20配料后放入烘箱中加热至100°C 200°C除去结晶水后，与I. 42克的乙酸铜Cu(CH3COO)2混合得到原料混合物。将原料混合物采用搅拌的方式溶解在8毫升甲醇、I. 5毫升丙酸酐C6HltlO3和0.3毫升丁酸酐(C8H14O3)混合液中，得到墨绿色的澄清非水基化学前驱溶液。该非水基化学前驱溶液在室温条件静置60天后，用肉眼观察，未出现沉淀，仍然是澄清的溶液。采用旋涂技术，在室温条件下，以大约3600prm转速将上述非水基化学前驱溶液涂覆到LaAlO3单晶基底上，随后，在70°C保温5分钟，使甲醇挥发。将上述涂覆过非水基化学前驱溶液的钇钡铜氧初始样品放入气氛炉进行热分解，在气氛炉中通入干燥高纯氧本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：黄荣厦，史锴，吴蔚，韩征和，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：
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