《單疇超導塊材Gd-Ba-Cu-O的製備與其超導性能的研究》是依託上海電力大學，由張玉鳳擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：單疇超導塊材Gd-Ba-Cu-O的製備與其超導性能的研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：張玉鳳
- 依託單位：上海電力大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
本課題以熔融織構方法生長高性能的單疇超導塊材作為研究對象，選擇單相氧化物Gd2Ba4CuMOy（M = Nb, Sn, Hf， Co等）作為第二相，調節合適的尺寸與比例與基體一起生長GdBa2Cu3O7-δ超導塊材，儘量保持該第二相能以納米尺寸左右均勻分散於超導塊材中，以形成預期的磁通釘扎。在製備的高質量系列樣品的基礎上，通過低溫磁性測量分析臨界電流密度隨溫度及摻雜量的變化曲線；藉助掃描和透射電鏡手段分析微觀結構，揭示第二相、缺陷等對超導性能影響的原因；同時，通過其捕捉磁場能力的測量，對實驗數據進行擬合分析並輔以理論計算，以期找出提高超導塊材性能的合理生長方法，對其微觀機制給出儘量圓滿的解釋。這也為澄清與當前超導材料前沿課題緊密相關的一些基本問題的理解提供基礎研究資料，對於促進超導塊材在電力，發電機等方面的重要工業套用，提供重要的參考。
結題摘要
本項目通過熔融織構方法，選擇合適的第二相Gd2Ba4CuFeOy (GdFe2411)，α-Fe2O3，多種納米氧化物(ZrO2+SnO2+ZnO)， BaTiO3等，並調節合適的尺寸和比例與基體一起成功地生長出高性能的單疇高溫超導塊材GdBa2Cu3O7-δ（Gd-Ba-Cu-O）。實驗結果表明，隨著微少含量的第二相摻雜，提高了超導塊材的捕捉磁場能力，同時高溫超導塊材邊緣處和籽晶下面的臨界電流密度在低場和高場處都有一定的提高。之後，隨著第二相含量的提高，超導性能有所降低，同時降低了超導轉變溫度。通過掃描和透射電鏡進行微觀結構的分析，我們發現，在摻雜的情況下，近納米尺寸的Gd2BaCuO5(Gd211)顆粒更多地被擠出到超導塊材的邊緣處，提高了超導性能。而對於不同的第二相，以幾乎不同的化學組成分布於生長出的高溫超導塊材中，並且以不同的機制改善樣品的超導性能。（1）GdFe2411作為第二相，具有Gd211相似的結構，在製備後的超導塊材中，Fe元素分布於整個超導塊材中，並形成帶狀結構，改善超導性能。（2）α-Fe2O3作為第二相，能夠存在於製備的超導塊材中，改善超導性能。（3）多種納米氧化物(ZrO2+SnO2+ZnO)作為第二相，以非納米氧化物的形式存在於超導塊材中，改善超導性能。（4）BaTiO3作為第二相，能夠以該形式存在於超導塊材中，改善超導性能。該項目的實驗結果為澄清與當前超導材料前沿課題緊密相關的一些基本問題的理解提供基礎研究資料，同時該項目對超導塊材的製備工藝不斷進行探索，以降低超導塊材的製備成本，寄希望該材料將來在電力、發電機等方面的工業套用。
