[发明专利]一种YBCO复合石墨烯涂层的制备方法

说明书

本发明公开了一种YBCO复合石墨烯涂层的制备方法，该方法将氧化石墨烯引入到YBCO前驱液中，得到含氧化石墨烯的YBCO前驱液，含氧化石墨烯的YBCO前驱液依次经过溶液涂敷、热解和晶化热处理得到YBCO复合石墨烯涂层。本发明制备YBCO复合石墨烯涂层具有超导性能，制备方法中通过氧化石墨烯可促进YBCO复合石墨烯涂层的热解，氧化石墨烯在热解过程中生成片层石墨烯，石墨烯可促进YBCO薄膜的c轴取向生长，从而提高YBCO复合石墨烯涂层的超导性能。

技术领域

本发明属于高温超导材料技术领域，具体涉及一种YBCO复合石墨烯涂层的制备方法。

背景技术

YBCO复合石墨烯涂层导体具有高转变温度、高不可逆场以及高临界电流密度的特点，其制备技术是超导领域的研究热点之一。目前化学溶液沉积技术具有低成本优势，采用配制前驱液、涂敷、热解和晶化的方法可以制备出高性能的YBCO薄膜。但是，在化学溶液沉积制备YBCO薄膜的过程中，无论是无氟前驱液还是低氟前驱液，工艺参数与YBCO的晶粒形核生长密切相关，例如温度、氧分压、水汽分压、气体流速、总压力等都会影响到YBCO的取向生长。当水汽分压增加时，YBCO成相反应速度增加，界面处产生诱导c轴形核没有传递到基体中时，YBCO基体中也会出现自发形核生长。当温度降低或者改变氧分压时，YBCO层中会出现a轴形核。由于YBCO具有明显的各向异性，只有纯c轴织构的晶化膜才能承担较大传输电流，当薄膜中a轴晶粒长大时，会严重破坏超导层的性能。

另一方面，石墨烯是由单层碳原子组成六角形紧密堆积的二维晶体，它是目前发现的最薄的新型纳米材料。氧化石墨烯表面具有丰富的含氧基团，能够在极性溶剂中良好分散。将氧化石墨烯引入到YBCO复合石墨烯涂层中，将可能解决YBCO薄膜生长过程中的a轴晶的控制问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供了一种YBCO复合石墨烯涂层的制备方法。该方法制备的YBCO复合石墨烯涂层具有超导性能，热解过程通过氧化石墨烯可促进YBCO复合石墨烯涂层的热解，氧化石墨烯在热解过程中生成片层石墨烯，石墨烯的生成可促进YBCO薄膜的c轴取向生长，从而提高YBCO复合石墨烯涂层的超导性能。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种YBCO复合石墨烯涂层的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、YBCO前驱液：将前驱体钇的金属有机盐、钡的金属有机盐、铜的金属有机盐按照Y∶Ba∶Cu＝1∶(1.5～2)∶3的原子比溶解于丙酸和乙醇的混合溶剂中，在搅拌溶解过程中，加入氧化石墨烯并进行超声分散，得到总阳离子摩尔浓度为1.5mol/L的含有氧化石墨烯的YBCO前驱液；所述混合溶剂中丙酸和乙醇的体积比为4：1，所述前驱液中氧化石墨烯的质量百分数为前驱体钇的金属有机盐的0.5％～10％；

步骤二、热解前驱膜：将步骤一中所述YBCO前驱液通过旋涂的方式均匀涂覆在LaAlO₃衬底上，然后置于石英管式炉进行热解，热解过程中向所述石英管式炉内通入潮湿的氧气气氛，并以3℃/min的速率从室温升温至190℃保温1h，再以5℃/min的速率升温至500℃保温10min，最后随炉冷却至室温得到YBCO前驱膜；

步骤三、晶化热处理：将步骤二中所述YBCO前驱膜置于石英管式炉内，再向所述石英管式炉通入潮湿的氩氧混合气，然后再以200℃/min的速率升温至800℃，保温1h～2h，待炉温降至450℃时保温1h进行渗氧处理，随炉冷却至室温得到YBCO复合石墨烯涂层。