[发明专利]氢基超导材料及其制备方法

说明书

本发明提供了一种氢基超导材料及其制备方法，所述氢基超导材料的分子式为TbH_n，其中1≤n≤12；所述氢基超导材料的制备方法包括：提供铽粉和氢气，在密闭条件下，对所述铽粉和所述氢气进行加压压制处理使其金属化，制备获得所述氢基超导材料。本发明提供了一种金属氢化物的氢基超导材料，是一种具有二元金属特性的新型超导材料体系，为超导材料的选择及其应用提供了更大的空间。

技术领域

本发明属于超导材料技术领域，具体涉及一种氢基超导材料及其制备方法。

背景技术

超导材料因其在一定温度下电阻会消失的特性，在能源、信息电子和量子器件等领域都有着重要的作用。目前的超导材料大致可以分为传统超导体、铜基超导体、铁基超导体、界面超导体、有机超导体和氢基超导体等，其中氢基超导体被视为最有前景的高温超导体之一。

对于氢基超导材料，早在1935年Wigner等人就提出了绝缘的固态氢在高压下转变成金属状态，即金属氢，学术界认为它极有可能是室温超导体，但是，目前实验压力已经达到388GPa左右，仍然没有获得氢金属化的直接证据。最近，硫化氢引起了众多科学家的关注，理论上预言了硫化氢在高压下具有高温超导的特性，并且实验上发现，硫化氢系统在155GPa下具有高达203K的超导特性，这打破了铜氧化物高压下164K的超导转变温度的记录。已有的基于硫化氢的氢基超导材料，其工作压力和临界超导温度的调制范围均较窄，严重限制了应用范围。

发明内容

鉴于现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种氢基超导材料及其制备方法，以解决现有的氢基超导材料的工作压力和临界超导温度的调制范围较窄的问题。

为实现上述发明目的，本发明的一方面是提供了一种氢基超导材料，所述氢基超导材料的分子式为TbH_n，其中1≤n≤12。

其中，所述氢基超导材料的分子式为TbH₁、TbH₂、TbH₃、TbH₄、TbH₅、TbH₆、TbH₇、TbH₈、TbH₉、TbH₁₀、TbH₁₁或TbH₁₂。

其中，所述氢基超导材料的工作压力为5GPa～350GPa、临界超导温度为0.008K～277.8K。

本发明的另一方面是提供一种如上所述的氢基超导材料的制备方法，其包括：提供铽粉和氢气，在密闭条件下，对所述铽粉和所述氢气进行加压压制处理使其金属化，制备获得所述氢基超导材料。

其中，所述铽粉和所述氢气的物质的量比为1:(n/2)，其中1≤n≤12。

其中，所述加压压制处理的压力范围为5GPa～350GPa。

其中，采用金刚石对顶砧作为加压装置对所述铽粉和所述氢气进行加压压制处理。

其中，所述金刚石对顶砧的垫片为铼片或不锈钢片、传压介质为氦气、压标物质为红宝石。

其中，在进行所述加压压制处理之前，分别对所述铽粉和所述垫片进行预压处理。

其中，所述制备方法包括：

提供所述铽粉，对所述铽粉进行压片处理，获得铽粉预压片；

提供所述金刚石对顶砧作为加压装置，对所述金刚石对顶砧的垫片进行预压处理，在所述垫片中形成孔；

将所述铽粉预压片放置于所述孔中，应用封气装置向所述金刚石对顶砧中充装所述氢气；

控制所述金刚石对顶砧对所述铽粉预压片和所述氢气进行加压压制处理使其金属化，制备获得所述氢基超导材料。