[发明专利]新颖超导制品及其形成和使用方法

说明书

技术领域

本发明大致涉及超导体制品及其形成方法。本发明尤其涉及具有涂层导体形式的超导体制品以及与其相结合的设备。

背景技术

很久以来，技术领域内就已获知并理解超导体材料。早在1911年前后就已获知在使用液氦的温度(4.2K)下呈现超导性的低温(low-T_c)超导体。然而直到近些年才发现基于氧化物的高温(high-T_c)超导体。约在1986年发现了第一种在高于液氮温度(77K)下具有超导性的高温超导体(HTS)，即YBa₂Cu₃O_7-x(YBCO)，其后15年伴随着包括Bi₂Sr₂Ca₂Cu₅O_10+y(BSCCO)和其他附加材料的发展。部分由于使用液氮超导体比基于液氦的低温基础结构更经济，所以high-T_c超导体的发展为结合这些材料的超导体部件的发展提供了巨大的经济潜力。

在诸多潜在的应用中，业已找到了这些材料在电力工业中包括发电、输电、配电和存储的的发展应用。据估计在此方面，由于铜基商用电力部件的固有阻抗所导致的电力损失每年高达几十亿美元。因此电力工业可因为电力部件(诸如输配电电缆、发电机、变压器以及故障电流断路器等等)中高温超导体的应用而持续获利。此外，比之传统技术在电力工业中使用高温超导体的其他好处包括3到10倍的增加电力处理能力、大幅缩减电力设备的大小(即占地面积)、减轻对环境的不利影响、增加安全性以及增加了容量。虽然高温超导体的这些潜在长处仍然引人注目，但是在高温超导体的大规模制造和商业化过程中依旧存在各种技术挑战。

在与高温超导体商业化相关联的各种挑战中，有许多在被利用形成各种电力设备的超导条带制造过程中出现。第一代超导条带包括对上述BSCCO高温超导体的使用。这一材料通常是以嵌入贵金属(通常是银)的基体中的离散细丝(filament)形式提供的。虽然可以将这些材料制成电力工业所需的长度(诸如，几公里的量级)，但因为材料和制造成本巨大，使得这些条带无法作为商业可行的产品。

因此，人们对基于较高商业发展能力的所谓第二代HTS给予了巨大的关注。这些条带通常具有分层结构，大致包括提供机械支持的柔性基底、覆在基底上的至少一层缓冲层、覆在缓冲薄膜上的HTS层以及覆在超导体层上并通常由至少一种贵金属形成的电稳定剂层，而其中上述缓冲层可任选地包含多层薄膜。然而至今为止，各种工程和生产的挑战使得仍然无法完全商业化第二代-条带。

因此由前可知，在超导体领域里仍有诸多需要，尤其是提供可商用超导条带及其形成方法，以及利用该超导条带的电力部件的需要。

除了上述领域内的普遍需要，在AC损耗尤为关键的应用中也希望提供具有期望工作特性的超导制品。在这点上，当今最常用的电力形式是交流(AC)电形式。包括线圈或卷绕导体的超导制品尤其容易遭受AC损耗而限制其商业应用。

发明内容

根据本发明的第一个方面，提供一种超导制品，该制品包括基底、覆在基底上的多个超导体条片(strip)，其中上述超导体条片具有相互毗邻的第一和第二超导体条片，以及至少与所述第一和第二传导片相互耦合的至少一个传导桥路。基底的尺寸比通常不小于10。

根据本发明的另一个方面，提供一种传导条带(tape)形成方法，该方法包括提供基底，沉积覆在基底上的超导体层，基底的尺寸比不少于10²，并且通过光刻形成超导体层的图案。

附图说明

图1根据本发明一个实施例示出了超导条带一般结构的透视图。

图2-5示出了形成本发明一个实施例的工艺流程。

图6示出了本发明的另一个实施例。

图7根据本发明的一个方面示出了超导体条带布局的顶视图。

图8示出了一个变压器的示意图。

图9示出了一个发电机的示意图。

具体实施方式

现转向图1，根据本发明一个实施例描绘了超导制品的大致分层结构。超导制品包括基底10、覆在基底10上的缓冲层12、其上覆有通常为贵金属层的覆盖层16(可任选)的超导体层14以及通常为非贵金属的稳定剂层18(可任选)。