《REBCO超導塊材生長和薄膜籽晶熱穩定性研究》是依託上海交通大學，由姚忻擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：REBCO超導塊材生長和薄膜籽晶熱穩定性研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：姚忻
- 依託單位：上海交通大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
REBCO高溫超導塊材在諸如磁懸浮力、磁性軸承等方面具有重要套用前景。籽晶技術對生長優質高溫超導單疇塊材至關重要。對REBCO系列塊材生長的普適籽晶材料應具有如下性能：誘導c-軸外延取向的能力、無污染、高熱穩定性並適合規模製備的冷籽晶法。對高熔點和高超導性能的SmBCO/NdBCO塊材生長，探索理想的普適籽晶是科學家面臨的重大難題。我組率先採用高熱穩定性REBCO薄膜作籽晶同質外延生長超導塊材，受到國際同行積極關注。為加強我國這方面的優勢地位，本項目將通過系統的實驗工作和物性測試，研究REBCO超導薄膜高熱穩定性現象的物理機制、該效應的物理表征、影響因素及控制。利用REBCO薄膜的高熱穩定性, 採用冷籽晶法, 實現同質外延生長高熔點和高超導性能的SmBCO/NdBCO塊材。本項目探索薄膜籽晶引導下的外延生長，研究薄膜材料的熱穩定性及提高薄膜結構熱穩定性的途徑，具有重要的科學意義和套用價值。
結題摘要
本項目系統研究了REBCO 薄膜高熱穩定性現象的物理機制、表征和控制，以及高熱穩定性薄膜的套用等方面，取得了一些具有重要科學意義和套用價值的結果： 1. 系統研究並澄清了氧分壓、溶解度溫度係數和基板相關的界面結合能和納米薄膜熱穩定性的關係。 研究了不同稀土系統薄膜之間穩定性的差異及不同氧分壓對於NdBCO薄膜熱穩定性的影響，並提出了物理模型。研究了薄膜/襯底結構對REBCO薄膜熱穩定性的影響，報導了一種新型高熱穩定性YBCO/LAO薄膜，在高過熱情況下，首次觀察到了包晶熔化反應中的亞穩相生長，研究了包晶熔化第二相的生長動力學，並利用此新型薄膜籽晶成功實現了REBCO液相外延厚膜的製備。 2. 報導了一種新型高過熱NdBCO/YBCO/MgO薄膜，作為新型籽晶材料，利用此薄膜作為籽晶首次成功同質外延生長出了高性能、大尺寸NdBCO超導塊體材料,達到國際領先水平，實現了可解決工業規模生產高熔點高超導性能的塊體材料。進一步，採用此高熱穩定性薄膜實現了廢棄塊材回收，解決了重要戰略稀土材料的再利用問題。 3. 實現了具有高性能、大尺寸的GdBCO超導塊體材料製備, 研究了多籽晶方法中籽晶排列對於塊材生長機理的影響，並成功獲得摻雜量5 wt%，單疇的Ca-GdBCO塊材（14mm直徑），上述摻雜量和尺寸均是本領域報導的最好成績。提出了一種加速冷卻，控制REBCO塊材連續的以trap模式生長的新方法，解決了高熔點塊材生長中速度變慢的問題。 4. 使用液相外延方法，通過控制生長條件，得到了完整的c-a-c取向轉變趨勢，系統地澄清了取向生長機理。基於a/c軸取向轉變機制，提出了製備a軸LPE厚膜的新方法。 項目執行期間，申請專利10項，獲授權5項；發表SCI論文16篇。
