中阁子 www.cas.c 第二代高温超导带材研究进展 报告人:古宏伟 中国科学院电工研究所应用超导重点实验室 苏州新材料研究所 2014年11月20日 中国科学院电工研究所 INSTTTUTE OF HLECTRICAL ENGINEERING, CHINESE ACADEMY OF SCIENCE
2014年11月20日 第二代高温超导带材研究进展 第二代高温超导带材研究进展 中国科学院电工研究所 应用超导重点实验室 苏州新材料研究所 报告人：古宏伟
中阁子 www.cas.c 主要角容 前言 >国际、国内的进展情况 >YBCO涂层导体的研究方向及前景 总结 中国科学院电工研究所 INSTTTUTE OF HLECTRICAL ENGINEERING, CHINESE ACADEMY OF SCIENCE
第2页 主要内容 前言 国际、国内的进展情况 YBCO涂层导体的研究方向及前景 总结
中阁子 第二代高温超导带材(YBCO涂层导体) www.cas.c ●Cu2+,Cu3+ 超导技术大规棋应用的最大瓶颈是 温度,钢氧化物超导体的发现突破 了这一瓶颈。 BSCCO、YBCO 116802A TBCCO. 工作介质:漩氮资源极其辛害 38872A 第一代高超导帶材:以Bi2223为代表的铋糸帶材 第二代高超导帶材:以YBCO为代表的稀土钡氧体糸 (也被称为涂层导体) 中国科学院电工研究所 INSTTTUTE OF HLECTRICAL ENGINEERING, CHINESE ACADEMY OF SCIENCE
超导技术大规模应用的最大瓶颈是 温度，铜氧化物超导体的发现突破 了这一瓶颈。BSCCO、YBCO、 TBCCO…… 工作介质: 液氮 资源极其丰富 第一代高温超导带材: 以Bi2223为代表的铋系带材 第二代高温超导带材: 以YBCO为代表的稀土钡铜氧体系 (也被称为涂层导体) 第二代高温超导带材（YBCO涂层导体）
中阁子 YBCO涂层导体 Comparison of YBCO coated conductor and BSCCO powder-in-tube at liquid nitrogen c 10 Maximum lorentz 高不可逆场,可使 force configuration 其工作于强磁场下 HI⊥J 高载流能 YBCO-B‖a-b c axIs 带材高2个号 H⊙ 数量级)p YBCo-B‖c plane BSCCO-B‖c 75K 潜在低成本 (基带可以是不锈 5 钢或镍合金,一代 Magnetic field仃T 带材2/3是银) 中国科学院电工研究所 INSTTTUTE OF HLECTRICAL ENGINEERING, CHINESE ACADEMY OF SCIENCE
高载流能 力(比一代 带材高2个 数量级) 高不可逆场，可使 其工作于强磁场下 潜在低成本 (基带可以是不锈 钢或镍合金，一代 带材2/3是银) YBCO涂层导体
中阁子 Comparison of Jc-B-T properties: YBCO; (Nb, Ti)3Sn 20K 40K g10 (Nb, Ti)3Sn(4. 2K) 65K 051015202530 B(Tesla 以YBC◎为代表的涂层导体是目前最有可能在强电领城大规棋工业 化应用的超导材料 中国科学院电工研究所 INSTTTUTE OF HLECTRICAL ENGINEERING, CHINESE ACADEMY OF SCIENCE
5 以YBCO为代表的涂层导体是目前最有可能在强电领域大规模工业 化应用的超导材料
中阁子 www.cas.c 超导技术是21世纪具有战略意义的高技术,而涂层导体的材料制备技术是其 最为关键的技术之一,极具挑战性! YBCO超导体的弱连接 如何得到具有双轴织构特性的YB超导层 为了获得具有双轴织构的YBCO超导层,首先需 c-aXIs 要在金属基带上生长出具双轴织构的种子层、缓 冲层等,相邻晶粒的晶界角小于5°,然后外延 生长YBCO。这些种子层、缓冲层的厚度一般在 b 10-100mm,这就需要在纳米尺度上控制晶粒的 生长,同时,又要求在千米级的长度上所有晶粒 都保持同样取向,对材料制备技术提出了挑战 中国科学院电工研究所 INSTTTUTE OF HLECTRICAL ENGINEERING, CHINESE ACADEMY OF SCIENCE
6 c-axis c-axis a,b-axis 如何得到具有双轴织构特性的YBCO超导层 为了获得具有双轴织构的YBCO超导层，首先需 要在金属基带上生长出具双轴织构的种子层、缓 冲层等，相邻晶粒的晶界角小于5°，然后外延 生长YBCO。这些种子层、缓冲层的厚度一般在 10—100 nm，这就需要在纳米尺度上控制晶粒的 生长，同时，又要求在千米级的长度上所有晶粒 都保持同样取向，对材料制备技术提出了挑战 YBCO超导体的弱连接 超导技术是21世纪具有战略意义的高技术，而涂层导体的材料制备技术是其 最为关键的技术之一，极具挑战性！
中阁子 第二代带材的主要工艺路线 PLD 金属银层 MOCVD 金属银层 MOD yBCO超导层 RCE 輯围YCO超导层 隔离层 隔层 1BAD、TsD、ABAD adoration 金属衬底0100 puttering 金属衬底0-100- PLD MOD IBA离子束插助沉积 RABiTS轧刮辅助双轴织构衬底 1SD倾斜沉底沉积 ABAD交换离子束插助沉积 中国科学院电工研究所 INSTTTUTE OF HLECTRICAL ENGINEERING, CHINESE ACADEMY OF SCIENCE
7 第二代带材的主要工艺路线:
中阁子 国际、国内的进展情况 ◆AMSC美国超导公司 ◆ SuperPower公司美国超能公司 ◆日本 Fujikura公司 ◆日本 Sumitomo electric industries公司 ◆德国的 THEVA公司 ◆欧洲 Bruker Energy and supercon Technologies公司 ◆韩国 SUNAM公司 ◆苏州新材料研究所 ◆上海大学一上创超导 ◆上海交大-上海超导技术公司 中国科学院电工研究所 INSTTTUTE OF HLECTRICAL ENGINEERING, CHINESE ACADEMY OF SCIENCE
AMSC美国超导公司 SuperPower公司 美国超能公司 日本Fujikura公司 日本Sumitomo Electric Industries公司 德国的THEVA公司 欧洲Bruker Energy and Supercon Technologies公司 韩国SuNAM公司 …… 苏州新材料研究所 上海大学—上创超导 上海交大----上海超导技术公司 国际、国内的进展情况
中阁子 www.cas.c 美国超导公司的技术路线 amsc YBCO YSZ Textured NI-Alloy substrate RABitSTM/MOD 05101520253035405958 中国科学院电工研究所 INSTTTUTE OF HLECTRICAL ENGINEERING, CHINESE ACADEMY OF SCIENCE
美国超导公司的技术路线 RABiTS™/MOD
中阁子 www.cas.c 美国超导公司批量化生产二代带材的工艺流程 amsc Substrate Production Buffer Depo YBCO Precursor YBCO Formati。n Tape Lamination Many Wires/Tape Finished Product Materials ne wire core, many products nate for High mi- finished Prod Slit to Custom Width 26ms甲 E Coated wide-web process with customized mechanicals via lamination 数据来源:htt/www.amsc.com 中国科学院电工研究所 INSTTTUTE OF HLECTRICAL ENGINEERING, CHINESE ACADEMY OF SCIENCE
美国超导公司批量化生产二代带材的工艺流程 数据来源：http://www.amsc.com