[发明专利]一种稀土钡铜氧材料在制作强磁场超导带材或线材中的应用

说明书

本发明涉及一种稀土钡铜氧材料在制作强磁场超导带材或线材中的应用，稀土钡铜氧材料的分子式为REBa₂Cu₃O_7‑δ(缩写REBCO)，其中RE是Yb或包含了Yb的稀土离子组合。所述超导带材或线材在50K以下表现出优异的强磁场特性，尤其是在20K以下温度和强磁场中，含Yb的REBCO超导材料比不含Yb的超导材料具有更高的临界电流密度、临界电流密度随磁场强度升高下降更为缓慢。本发明克服了传统的技术偏见，将Yb作为REBCO中的组成元素，优化组合，从而获得了比目前已知的最好的强磁场超导带材产品更优越的强磁场特性。本发明的超导带材或线材可用于任何强磁场强电装置(如磁共振成像、粒子加速器、热核聚变反应堆、托托马克、磁分离选矿、磁分离净化水、电机、发电机、磁储能系统等)中的线圈绕制用超导线。

技术领域

本发明涉及超导材料技术领域，具体涉及一种强磁场特性优异高温超导线材或带材。

背景技术

在大多数强电应用中，超导线材都工作在强磁场中，因此提高超导线材在强磁场中的临界电流，即高场特性(或强磁场特性)，是超导材料领域的一个关键课题。稀土钡铜氧(REBa₂Cu₃O_7-δ,或缩写作REBCO，其中RE为稀土元素，如为Y、Gd、Sm等)高温超导膜是第二带高温超导导线的核心组成部分，它在液氮温度(77K)具有优良的载流性能，同时稀土钡铜氧在已发现的所有超导体中具有最强的上临界磁场，在强磁场应用中表现出最佳潜力。

然而，现有的稀土钡铜氧超导材料(REBa₂Cu₃O_7-δ)在磁场中超导性能都会受到影响，其高场特性不足，在制备高场磁体绕制用超导导线、超导电机等应用方面仍不臻理想。目前已知的强磁场特性最好的稀土钡铜氧超导带材产品是SP enhanced AP，但该超导带材的临界电流Ic随磁场强度升高会以很快的速度下降，因而其强磁场特性还存在提升空间。但是，进一步提高稀土钡铜氧超导材料(REBa₂Cu₃O_7-δ)在实用温度和磁场中的临界电流一直是备受相关研究者所关注的研究重点和难点。自稀土钡铜氧材料诞生以来，相关研究者一直致力于提高其在实用温度和磁场中的临界电流。但即便是该临界电流值获得一个微小的提高，都显得十分难得。

现有技术中所提及的稀土钡铜氧高温超导材料时，其中的RE通常都是单一的一种稀土元素，或者为钇(Y)、钆(Gd)、钐(Sm)、钕(Nd)、铕(Eu)、镝(Dy)、钬(Ho)、铒(Er)中的一种或两种以上的组合，其中鲜见有关镱-钡-铜氧材料YbBa₂Cu₃O_7-δ材料在超导带材或线材等方面应用的报道，而含镱(Yb)离子的稀土钡铜氧超导材料的特性和应用方面的研究报道也更几乎未见。这主要是因为：以往对REBCO超导材料中稀土元素RE的优化选择方面的研究大多是在77K温度下进行的，但由于含有镱的稀土钡铜氧材料在临界温度Tc和77K温度下的临界电流密度Jc都比较低，使绝大部分研究者几乎放弃了针对含Yb离子的稀土钡铜氧材料的研究和探索，并导致Yb在稀土钡铜氧超导材料一直没有出现在实际生产应用中。

发明内容

(一)要解决的技术问题

为了解决现有技术的上述问题，本发明提供一种应用于强磁场的超导带材或线材，所述超导带材或线材在一些实用温度和磁场条件下相对于已有稀土钡铜氧带材或线材产品具有更大的临界电流密度Jc；更重要的是，所述超导带材或线材相对于目前已知产品中强磁场特性最好的超导带材SP enhanced AP表现出更优异的强磁场特性：即本发明的超导带材或线材的临界电流I_c更大，且临界电流I_c随磁场强度不断升高的下降速度更慢，因此本发明的超导带材或线材表现出更优的应用性能和更佳的应用前景。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：