《TFA-YBa2Cu3O7-x塗層中自組裝納米顆粒提高磁通釘扎的研究》是依託中國科學院電工研究所，由丁發柱擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：TFA-YBa2Cu3O7-x塗層中自組裝納米顆粒提高磁通釘扎的研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：丁發柱
- 依託單位：中國科學院電工研究所
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
近年來，以YBa2Cu3O7-x（YBCO）超導塗層為導體的第二代高溫超導帶材的研究取得了一系列突破性進展，已經製備出千米級長帶，但是成本極高，提高它的電磁性能的研究不僅關係到它能在更高溫度和更高磁場下的套用，同時也會帶來性價比的提高，從而降低成本，成為當前高溫超導塗層研究的熱點。本課題將在前期工作的基礎上，擬採用三氟乙酸鹽金屬有機沉積法（TFA-MOD）製備含有自組裝納米顆粒的YBCO複合塗層，重點研究自組裝納米顆粒形成的機制，納米顆粒的尺寸、密度和分布對YBCO塗層的自場和高場下臨界電流密度的影響，以及對不同方向外加磁場中YBCO塗層的臨界電流密度的影響，探索納米顆粒與YBCO性能的關係，深入認識高溫氧化物超導體磁通釘扎的機理。並在此基礎上，對製備摻雜納米顆粒的YBCO複合塗層的工藝參數進行最佳化，從而獲得具有高臨界電流密度和高不可逆場的YBCO超導塗層。
結題摘要
近年來，以YBa2Cu3O7-x（YBCO）超導塗層為導體的第二代高溫超導帶材的研究取得了一系列突破性進展，已經製備出千米級長帶，但是成本極高，提高它的電磁性能的研究不僅關係到它能在更高溫度和更高磁場下的套用，同時也會帶來性價比的提高，從而降低成本，成為當前高溫超導塗層研究的熱點。 本項目系統研究了摻雜納米鈦酸鋇、納米氧化釔和納米鋯酸鋇、納米鈰酸鋇、納米氧化鐵、釤稀土元素替代和釓稀土元素替代等多種方式提高YBCO超導性能的研究。其中課題組首次報導的摻雜納米BaTiO3的YBCO膜與純YBCO膜相比，臨界轉變溫度（Tc）基本保持不變為91K，而臨界電流密度Jc無論是零場還是高場下都有很大提高。摻雜納米BaTiO3的YBCO膜自場下的Jc為10MA/cm2（77K，0T），達到世界領先水平。共摻雜納米Y2O3和BaZrO3的YBCO膜的Jc為6.5MA/cm2（77K，0T），大大高於純YBCO超導膜的Jc為3.8MA/cm2（77K，0T），也達到國際先進水平。並結合YBCO超導性能和微觀結構的關係，本項目總結了摻雜元素在YBCO薄膜內部形成納米顆粒並能起到磁通釘扎作用三項基本規律；(1) 摻雜在YBCO薄膜內的納米物質為高溫相，這樣其生長驅動力比較大，生成的二次相顆粒尺度較小；（2）摻雜的納米物質應與YBCO存在較大的失配度，這樣不僅二次相本身可以起到磁通釘扎的作用，二次相與YBCO之間產生的缺陷也可以起到有效磁通釘扎的作用；(3) 摻雜的納米顆粒不能損壞YBCO膜的雙軸織構。 課題人員按時、全面地完成了項目的計畫內容和預定目標。
