《異位法REBCO高溫超導塗層導體的成相機制和磁熱相圖研究》是依託上海大學，由蔡傳兵擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：異位法REBCO高溫超導塗層導體的成相機制和磁熱相圖研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：蔡傳兵
- 依託單位：上海大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
REBaCuO(REBCO, RE=稀土元素)薄膜是高溫超導弱電和強電套用的基礎材料，近年來高溫超導塗層導體的快速發展，急需人們對REBCO薄膜的成材技術、外延織構和磁通釘扎等開展深入的研究。金屬有機溶液沉積和反應共蒸發等先塗覆、後成相的異步法工藝在成材速率和性價比等方面比傳統薄膜技術有顯著的優勢，正逐步成為第二代高溫超導帶材產業化的主流技術。本項目瞄準成相、織構和磁通釘扎等關鍵問題：研究異位法REBCO前驅薄膜組分的人工調控對低溫、低氧下的物相和缺陷的影響；研究高溫下超導相形成和外延織構的機制，特別關注其中由低維組分和結構（如納米先驅顆粒和多層界面）誘導的非常規特性；確立與塊體材料不同的組分-結構-工藝參數的相互關係；通過一系列電磁測量建立磁熱相圖，明確異質相密度對特徵磁場及磁熱相界線的調製作用，進而尋求提高磁場下臨界電流密度的有效途徑。這些研究既有基礎理論的意義，又有很高的實用價值。
結題摘要
異位法REBCO薄膜的成相機制和磁熱相圖的研究對第二代高溫超導帶材的製備具有重要的指導意義。課題組開展了一系列高溫超導體成材機理和電磁特性研究，特別是金屬有機溶液法（MOD）、反應共蒸發（RCE）等異位法REBaCuO超導薄膜的外延生長、物相形成規律和電磁特性等研究。課題組完成了計畫內容，取得的主要成果和創新點如下：（a）實現了高溫超導薄膜及其塗層導體中的厚膜織構最佳化與緻密化，明確帶材吸氧過程中的氧行為、薄膜成核及外延生長特徵等。(b)闡明了異位法YBaCuO超導薄膜的成相機制，特別是在納米級前驅組分、應力調製下的物相關係及其對織構和電磁性能影響等。（c）發展了特色性的生長控制性技術，建立了新型的具有高度結構和成分無序的超導層。通過微結構和電磁特性觀察測量，深入認識了磁通釘扎機制和各向異性特徵等。（d）通過Eu、Hf、Zr等元素的摻雜產生有效的磁通釘扎中心，提高了超導薄膜的在場性能，隨著外磁場的增加，摻雜樣品表現出一個典型的從單磁通釘扎到集體釘扎，至磁通蠕動的過程。(e)通過有限元方法仿真，設計並數值計算了一款鐵軛型高溫超導磁體模型，明確了複合線徑結構對磁體載流的最佳化作用。 以上研究內容和成果針對了高溫超導塗層導體塗層導體產業化和電力套用中的關鍵問題。加深了對MOD和RCE異位法REBCO薄膜的製備和物相形成規律的認識，在此基礎上，提出了MOD和RCE工藝的改進和最佳化措施，獲得了新工藝和組分。本課題的研究結果對高溫超導薄膜的基礎物性理解及其第二代高溫超導帶材的技術進步及電磁套用起到推動作用。已在國內外學術期刊發表相關學術論文38篇，其中 SCI 期刊論文27篇；獲得相關發明專利授權6項；培養並畢業的博士生4名、碩士生16名。研究成果“第二代高溫超導帶材關鍵製備技術”獲得2018年度上海市科技進步獎（發明二等獎）。
