超导电缆的制作方法

专利名称：超导电缆的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种使用柔性氧化物超导体的超导电缆，更特别地，涉及超导电缆的制作。本发明一般还涉及对层压薄膜的溶剂焊接以及对定向薄膜的超临界溶剂焊接。
背景技术：
的描述超导材料是在临界温度下电阻接近于零(1uv/cm)的材料，其值取决于材料。超导性限定在一临界表面中，即一图表或图，其轴线是温度、电流和磁场。因此，对于一个给定的工作温度，限定了一个作为由超导体产生和/或向超导体施加的磁场的函数的曲线。
最公知的超导体材料是NbTi和Nb3Sn，但它们的工作温度仅是4.2K，液态氦的沸点。这是大规模应用这些超导材料的主要限制。因此这些超导体几乎只用于缠绕磁体。由具有高临界电流密度(对于NbTi是3500安/平方毫米5特斯拉)的线(NbTi和Nb3Sn)或带(Nb3Sn)制造这些紧凑磁体的绕组可大量地生产出具有高磁场(最大18特斯拉)的绕组。
这些超导磁体用于通过核磁共振(MRI)形成医学图像，以及通过相同的原理(NMR)、用于矿石分离的磁体和用于高磁场的研究磁体如在大颗粒加速器中使用的磁体(SSC，HERA，KEK等)进行材料分析。
具有高临界温度的氧化物超导体是在1986年发现的。它们是包含金属氧化物和稀有金属的金属间成分，具有钙钛矿(云母)晶体结构。它们的临界温度从30K到接近室温变化，它们的临界磁场高于60特斯拉。因此这些材料被认为是有前途的，在制造磁体时可代替Nb3Sn和NbTi，并发现了液态氦不可实现的其它应用，如电的传导。这些材料先前不能作为金属丝、电缆、薄膜或片得到。
在液氮温度下进入超导状态的氧化物超导体应用于液氮作为冷却介质的超导电缆中是有利的。相对于需要液态氦的超导电缆而言，这种应用可以实现热保持系统的简化和冷却成本的降低。
超导电缆必须能够在紧凑导体中以低能量损失传导高电流。电力传导一般是通过交流电进行的，在直流电下使用超导体会不可避免地伴随着能量损失，一般称作AC损失。AC损失，如滞后损失、耦合损失或涡流损失，取决于超导体的临界电流密度，细丝尺寸，导体结构等。
已经用金属超导体实际生产了各种类型的超导电缆，以研究用于降低AC损失的结构，如包括普通导体和沿普通导体外圆周螺旋缠绕的复合多丝超导体的超导体。导体是通过顺时针或逆时针缠绕多层彼此交替重叠的复合多丝超导体而制成的。缠绕导体的方向每层都有变化，以降低在导体中产生的磁场，从而降低阻抗，并提高其电流承载能力。该导体在各层之间有一高电阻或绝缘层。
当用氧化物超导体制造电缆导体时，不能使用金属超导体中所用的技术。与金属超导体相比，氧化物超导体，即陶瓷超导体易碎且在机械应变上较弱。例如，现有技术公开了一种环绕普通导体螺旋缠绕超导体的技术，使缠绕节距等于每个超导体的直径。但当以这样短的节距缠绕包括由银覆层覆盖的氧化物超导体的超导金属丝时，氧化物超导体很可能会断裂，从而阻断电流。当氧化物超导金属丝被极大弯曲时，其临界电流同样会大大降低。
电缆导体必须具有一定程度的柔韧性，以利于处理。同样困难的是由硬而易碎的氧化物超导体制造柔性电缆导体。
在当今世界，聚烯烃是最广泛使用级的聚合物。它们因为有用的物理和机械性能以及廉价的可制造性而受到欢迎。由于这些聚烯烃的廉价性质，已经进行了许多尝试来提高物理和机械性能，以进一步扩展这些聚合物的应用范围。或许主此目的最广泛实践的技术中定向。众所周知，在拉拔后，模量、最终强度、撕裂强度和击穿强度都在拉拔方向提高，见Ajji，A.；Legros，N.；Dumoulin，M.M.在高级性能材料1998年第5期第117-136页上的文章。不幸的是，所有这些性能在横向都降低。双轴定向取得了一定程度的成功，但提高的材料性能并不显著。因此很清楚，为了完全开发定向的益处，必须找到一种途径来抑制在横向方向材料性能不期望的降低。实现此目的的一个途径是产生一个由定向聚烯烃制造的准备向同性复合物。如果能够不填加粘合剂而做到这一点则同样是有益的，它自身用于改变系统的材料性能。
在过去的30年中，聚合物的焊接引起了聚合物领域的更多关注。任何聚合物焊接技术的目的都是在两种聚合物(相似或不相似)之间形成粘结，从而在焊接之后，焊接界面没有缺陷，并具有高的结构整体性。理想地，焊缝具有接近于本体聚合物的机械和物理性能。研究者已经开发了多种方法来焊接聚合物，所有的方法都在实际使用中获得了不同程度的成功。
或许最老和最有效的焊接聚合物的工艺是熔化焊接。在该工艺中，首先对于半结晶聚合物将聚合物基体提升到高于熔化温度，对于非晶质聚合物提升到高于软化温度。然后将这些基体放置成与某些正常力接触，以产生紧密接触，并允许互相扩散。在许多情况下，可生产具有良好机械和物理性能的焊缝。总之，这种技术简单且是到目前为止最广泛使用和有效的。许多研究者已经将这个简单的思路扩展到更复杂的方案中。R.S.Porter和W.T.Mead，Mead，W.T.；Porter，R.S.J.在应用聚合物科学1978年第22期第3249-3265页中，已经采纳了这种简单概念和所产生的单一聚合复合物(由单一类型的聚合物构成的复合物)。通过开发高密度聚乙烯(HDPE)纤维的熔化温度(约139℃)与常规HDPE(约132℃)或低密度(HDPE)的熔化温度(约110℃)之间的差别，Porter等人能够将HDPE纤维埋入HDPE或HDPE矩阵中，而纤维只有很小的松弛。由于纤维中极高度的定向，即使在松弛后也能保持大部分强度。类似地，V.Thomas和J.T.Tielking，Thomas，V.；Tielking，J.T.；Said，M.A.在ANTEC年度技术大会会刊1996年第3期第3234-3238页上，Thomas，V；Said，M.A.在ANTEC年度技术大会会刊1997年第2期第2362-2366页上，通过将聚合物细丝直接挤压到薄聚合物薄膜载体上而产生了无纺织物。在这两种情况下，粘合都是由于在熔化以及外延穿晶过程中聚合物相互扩散而实现的。虽然这是非常有用和灵活的技术，但它总是必须将聚合物熔化或软化到流动点。因此在焊接之前在聚合物基体中保持任何形态，即结晶度和定向，都是困难的。
超声焊接是使用高频(10-40千赫兹)低幅(1-25微米)机械振动在聚合物中引起周期性的变形的一项技术。这种变形导致分子间摩擦，将机械能转化成热量。当施加足够的能量来克服软化温度时，局部之间相互扩散，实现焊接，见Lin，S.J.；Lin，W.F.；Chang，B.C.；Wu，G.M.；Hung，S.W.在高级聚合物技术1999年第18期125-135页上的文章。超声焊接由于它的快速和经常而成为工业上的一个重要工艺。但它最适用于具有低熔化温度的聚合物，而很难用于结晶聚合物或低刚度聚合物。超声焊接还最终依赖于热致流动，这意味着它具有常规熔化焊接的大部分缺点。另一种广泛用于粘合聚合物的技术是溶剂焊接。根据这种技术，将溶剂或软化剂涂抹到聚合物的表面，施加一力将两表面结合在一起。在这种情况下，粘结是由于被溶解/软化的材料在两个聚合物的界面扩散而实现的。C.Y.Yue等人，Yue，C.Y.；Cherry，B.W.在粘结(英国Barking)1986年第147-177页上，回顾了溶剂焊缝的结构和强度。Yue注意到，即使经过了复杂的干燥过程和很长的干燥时间(几天到几周)之后，一些溶剂总是保持在聚合物中。这种溶剂保持在粘合点附近，对该点的材料强度有降低作用。Yue发现，粘合强度与该溶剂作用区域的尺寸直接相关。最近，F.Beaume和N.Brown，Beaume，F.；Brown，N在粘结杂志1993年第43期第91-100页上研究了聚酰胺-11的溶剂焊接。他们也发现，粘合强度受溶剂作用区域的影响。且由于溶剂永远不会完全去除，因而不能达到初始材料强度。除了残留溶剂的机械效果之外，还应当注意到，这项技术经常使用卤化溶剂，这是严格规范的，必须作为有害废料处理。这会导致溶剂焊接聚合物自身由于残留溶剂而被作为有害废料处理。多数溶剂焊接过去限定于非晶质聚合物，且发现对于结晶或半结晶聚合物用处很小或没有。
最近几年来，超临界二氧化碳(SC CO2)由于其独特的溶剂特性而引起了聚合物领域的更多关注。Andrew I.Cooper，Cooper，A.I.最近在材料化学杂志2000年第10期第207-234页上发表的回顾论文上描述了该领域的范围。尽管超临界CO2对于多数聚合物是非溶剂，但它能够非常高效地塑化多数聚合物。McCarthy等人，KungE.；Lesser，A.J.；McCarthy，T.J.在高分子1998年第31期第4160-4169页上显示，膨胀聚合物增加的自由体积实际上足够允许在聚合物本体中发生化学反应。自由体积的这种增加导致粘度的提高，因而链的活动性提高。Lesser等人，Hobbs，T.；Lesser，A.J.；J在聚合物科学B部分1999年第37期第1881-1891页上，在纤维拉拔过程中发现了这种效果，实现了比在大气条件下获得的更高的拉拔率。注意到这一点很重要，即二氧化碳只渗透非晶质区域，而不打乱晶体区域，因而允许半晶质聚合物在处理过程中和之后保持它们的整体性。由于CO2在大气条件下恢复成气体，该溶剂在处理之后很容易地完全去除。这使得SCCO2用作可逆增塑剂。
发明概述本发明的一个目的是提供一种超临界电缆，该电缆具有柔韧性并呈现良好的超导性，特别高的临界电流和高的临界电流密度，具有一氧化物超导体。
本发明的另一个目的是提供AC损失减少的这种超导电缆。
根据本发明，提供一种使用氧化物超导体的电缆，包括一柔性芯部元件；多个缠绕在上述芯部元件上的带状氧化物超导金属丝，在超导金属丝之间或者芯部元件与超导金属丝之间没有电绝缘层，每个带状超导金属丝主要由一氧化物超导体和一覆盖该氧化物超导体的稳定金属构成。敷设在芯部元件上的上述多个带状超导金属丝形成了多个层，每一层是通过以并排方式敷设多个上述带状超导金属丝而制成的。上述多个层连续叠置到上述芯部元件上。上述芯部元件向本发明的超导电缆提供了柔韧性。根据本发明的超导电缆能够在液氮温度下保持超导状态。
根据本发明的导体还提供了AC损失减小的AC导体。
本发明还包括一种对半晶质聚合物进行溶剂焊接的新颖的方法，其中将超导二氧化碳用作增塑剂。该方法用于由高度定向的LLDPE薄膜制造准各向同性的层压薄膜。相比于现有技术的方法，夹层各层之间的界面粘结提高了，而不会降低夹层的其它物理和机械性能。
从下面结合附图对本发明的详细描述中，本发明的前述和其它目的、特征、方面和优点将变得清楚。
附图简介

图1是一透视图，表示本发明的多层结构。
图2是一剖视侧面图，表示本发明的一个实施例。
图3是一剖视侧面图，表示本发明的另一实施例。
图4是用于本发明的压印图案的图表。
图5是超临界CO2处理室的示意图。该室可在存在CO2的情况下向基体施加一正常力。
图6是用于LLDPE的差示扫描量热法(DSC)。
图7是一8层层压薄膜的宽角度X射线散射(WAXS)，表示显示每层中定向保持的8折对称。
图8a表示与在( )拉拔方向和( )横向方向测试的其单层构成相比，以拉拔率2对( )8层层压薄膜进行的拉拔测试的结果。
图8b表示与在( )拉拔方向测试的其单层构成相比，以拉拔率2对( )8层层压薄膜进行的拉拔测试的结果。
优选实施例的描述本发明涉及一种可以屏蔽或非屏蔽形式结构使用的高温超导体电缆。在许多应用中都将屏蔽和非屏蔽电缆用于有用的目的。
本实施例的一个修改是用高温超导体带上的电介质对电缆进行绝缘，然后在电介质上提供另一个高温超导体。然后将整个电缆引入一上述类型的低温恒温器中，或者将一低温恒温器建造在电缆上。该同轴结构迫使磁场停留在高温超导体带的内外层之间。在高温超导体带外部基本上没有磁场，因此在外部金属封闭件中没有涡流。有了这种结构，可根据电缆中存在的带的数量而承载非常大量的电流。这种电缆设计的局限在于，电介质保持在低温下，不得不使用能够承受低温而又没有物理和机械退化的材料。本发明一个实施例中的聚合电介质材料在液氮和低温下具有良好的物理和机械性能。它具有高的介电强度和高的击穿电压。
有利地，本发明的电缆包括使用可选择地由金属丝编织层或网覆盖的柔性不锈钢皱纹管。优选地，在皱纹管上钻出具有一定尺寸和图案的孔，允许液氮流入高温超导体带的衔接的间隙中，并淹没介电材料。以特殊方式敷设高温超导体以模拟两层结构，允许最大的电流流过电缆。
介电材料有利地包含半导体带，镀铝屏蔽带，和聚合电介质带。图3中示出屏蔽电缆的一个典型结构。非屏蔽电缆可通过去除高温超导体带的外层而制成。图2中示出该电缆结构。本发明包括屏蔽和非屏蔽高温超导体电缆。在非屏蔽电缆情况下该设计与其它已知电缆的区别在于，介电材料的挤压是在绝热低温恒温器上完成的。现有技术中没有公开任何用于屏蔽高温超导体电缆的建造方法。
参照图1，所示的超导体电缆10具有柔性抽空双层壁外管11，液氮12穿过其中流到一冷却器。地电势超导屏蔽材料17围绕介电和屏蔽层16，而介电和屏蔽层16又环绕支承电流的超导体材料15。柔性多孔壁内管13由超导材料15围绕，并提供了一个用于从冷却器输出液氮的中心管状部分。在一个实施例中，管13还具有一个与超导材料15接触的编织表面。
图2表示一非屏蔽电缆的实施例，其中样板21由其上敷设有超导体带23的半导体嵌入带22环绕。另一层半导体嵌入带24环绕半导体带23。屏蔽层25围绕嵌入带24，介电层26环绕屏蔽层25。介电层26由屏蔽层27围绕，而屏蔽层27又由半导体嵌入层28围绕。嵌入层28由粘结带29环绕，粘结带29由对中环30包围，而对中环30又由装护套的低温恒温器31环绕。
参照图3，示出一屏蔽电缆的实施例，装护套的低温恒温器53包围中心环52，中心环52环绕粘结带51，粘结带51又围绕半导体带50。带50围绕超导体带49，超导体带49环绕半导体嵌入带48，半导体嵌入带48包围屏蔽层47。电介质46围绕屏蔽层45，屏蔽层45环绕半导体带44。超导体带43围绕半导体嵌入带42，半导体嵌入带42环绕样板41。
本发明涉及一种使用氧化物超导体的电缆，包括一柔性芯部元件，多个以对超导体的张力不大于约2千克力/平方毫米和弯曲应变不大于0.2％敷设在上述芯部元件上的带状氧化物超导金属丝，其中每个带状超导金属丝主要包括一氧化物超导体和一将其覆盖的稳定金属，上述多个带状超导金属丝形成分别通过以并排方式敷设上述带状超导金属丝而形成的多个层，上述多个层连续叠置在上述芯部元件上，在多个层与芯部元件之间没有绝缘层，上述芯部元件向上述超导电缆提供了柔韧性，上述超导电缆能够在液氮温度下保持超导状态，上述金属丝沿其纵向方向具有基本上均匀的超导相，上述超导相的c轴定向成基本上平行于上述金属丝的厚度方向，上述超导金属丝由沿其纵向方向延伸的平行对准的颗粒制成，上述颗粒沿上述金属丝的纵向方向叠置。
超导电缆有利地具有柔韧性，从而在将电缆直径弯曲最多50次之后其超导性不会有显著降低。同样有利的是，从包括下列各项的组中选择芯部元件金属，塑料，增强塑料，聚合物，和复合物。超导电缆的一个实施例提供的芯部元件是一管，在其外部具有一螺旋槽表面，一腹板状表面，一垫状表面，或者一织物状表面，形成用于带状超导金属丝的表面。本发明的超导电缆在多个带状超导金属丝的层之间没有任何绝缘层。有利地，带状金属丝敷设在上述芯部元件上，带状多个层敷设在由上述紧邻的前层带状金属丝形成的表面上。在另一实施例中，金属丝在上述带状稳定金属覆盖层内部扭转。有利地，在超导电缆中，上述带状金属丝以约最大90度，有利地从约10到约60度，优选地从约20到约40度的敷设角度敷设。本发明的一个实施例包括一具有至少两个不同组的带状金属丝层的超导电缆。有利地，每个连续层的带状金属丝的敷设角度在敷设方向或节距上交替；每个上述连续层包括至少两个带状金属丝。有利地，一层介电材料将该至少两个不同组的带状金属丝层中的每一个分开。优选地，一层介电材料将芯部元件与最接近它的带状金属丝层分开。有利地，介电材料从包括聚丙烯、聚乙烯和聚丁烯的组中选择。在本发明的一个实施例中，该至少两个不同组的带状金属丝层承载了大致相等量的流过电缆的电流。同样有利的是，距芯部元件最远的该组带状金属丝层向流过其它层的电流提供了屏蔽，并减小了电缆中的磁场或涡流。优选地，本发明中使用的稳定金属是从包括银、银合金、镍和镍合金的组中选择的，可能需要一缓冲层。
本发明中包括一实施例，其中每个带状多丝氧化物超导金属丝具有这样一个结构，即大量细丝基本上构成了包含在由银、银合金、镍和镍合金的制成的稳定材料中的氧化物超导体。该氧化物超导体可从铋、锶、钙和铜氧化物这样的氧化物超导体中准备。
有利地，上述多个层中的每层包含至少2个带状含银金属丝。优选地，上述多个层中的每层包含至少4个带状金属丝。本发明的一个实施例在上述多个层中的第二和第三层之间包括一绝缘层。有利地，当有多于4层时，在上述多个层的每个第二和第三层之间都有一个绝缘层。
在本发明的导体中，一般称作样板的芯部元件用于以预定范围的弯曲应变保持带状超导金属丝。该样板的长度是超导电缆导体所需要的，并设置在超导电缆导体的中心。样板基本上是圆柱形或螺旋形，从而将带金属丝敷设在其上，且沿其全部长度一般具有一基本上恒定的直径。样板可主要包括从包含下列各项的组中选择的至少一个材料金属，如不锈钢，铜，铝等，以及塑料，增强塑料和陶瓷。
根据本发明，样板最好是具有柔韧性的管状元件的形式。还可以使用具有螺旋槽的管(下面称作螺旋管)作为具有足够强度和柔韧性的样板。具有波纹的波纹管也可用作样板。另外，样板还可以由螺旋缠绕材料如螺旋钢带来制备。这些形状中的每一个都能提供具有足够柔韧性的样板。该柔性样板向本发明的导体提供了柔韧性。本发明的柔性导体可绕紧在一鼓上。
当实施本发明时，可以将若干个带状多丝超导金属丝敷设在样板上。这些带状金属丝可敷设二或三层，同时使其一个表面指向样板。每一层可由任意数量的带状金属丝制成。当将若干带状金属丝彼此平行地敷设在样板上，从而用带状金属丝装满样板的表面时，将另外的带状金属丝再敷设在其上。当足够数量的带状金属丝作为第二层敷设在带状金属丝的第一层上时，而后将一第三层带状金属丝缠绕在其上。在每个相邻对的层之间没有设置绝缘层。
在本发明的方法中，以预定范围的弯曲应变或弧度及预定范围的节距将每个带状多丝氧化物超导金属丝敷设或缠绕在具有一预定直径的样板上。沿带状金属丝的纵向方向向其施加一相对松散的弯曲。以不大于0.4％，优选不大于0.3％的弯曲应变对缠绕在样板上的带状金属丝进行弯曲。与线性状态下相比，带状金属丝的超导性在以这个范围的弯曲应变弯曲时不会显著降低，本发明优选地对样板的节距和直径进行调节，使超导金属丝的弯曲应变不大于0.2％。每个带状多丝氧化物超导金属丝优选地以在0.5到2千克/平方毫米范围内不大于2千克力/平方毫米的张力缠绕在样板上。
芯部元件(样板)可由电绝缘材料或者电导体制成。电绝缘材料在降低AC损失上是优选的，而作为导体的金属在强度上是优选的。具有螺旋槽的金属管或金属波纹管可用作向导体提供柔韧性同时保持恒定强度的芯部元件。还可在意外非正常电流情况下为了安全而使用金属芯部元件。在这种情况下，可以考虑导体的AC损失和用于非正常电流的芯部元件来设定芯部元件的最佳电阻。
当可选择地具有螺旋槽的金属管或者金属波纹管用作芯部元件时，导体还可包括一敷设或缠绕在芯部元件上的金属带，以及敷设在金属带外表面上的电介质带。金属带可形成一平滑表面用于覆盖芯部元件的任何沟槽，使超导带不弯折。可通过敷设金属带而覆盖任何沟槽同时保持芯部元件的柔韧性。
根据本发明，可以使用分别具有扭转细丝的带状多丝金属丝。形成超导多丝带的细丝以预定的节距扭转。由于细丝的这种扭转，在一稳定金属与细丝之间流动的感应电流每个扭转节距被分成小环，因而电流的值有限。因此，与细丝不扭转的超导金属丝相比，在稳定金属中产生的焦耳热量被抑制，AC损失减小。
根据本发明的超导电缆导体具有这样的柔韧性，当将电缆的直径弯曲至多50次之后，其超导性基本上没有降低。该导体可缠绕在一鼓上，用于储存和/或运输。
本发明还可以提供一个具有柔韧性及良好的超导性的长氧化物超导电缆导体。在本发明中，在超导带之间传送并流过的涡流或耦合电流被根据本发明设置的第二或随后层的管状超导金属丝抑制。本发明提供了一个实际的AC超导电缆导体。
有利地，超导材料是插入银管中然后拉拔成约1到2毫米的粒化陶瓷。根据最终电缆的所需容量，而后将大量这些小的拉拔管插入被拉拔成所需尺寸以使用的银管中。可选择地，这种管可首先切成几部分，然后在拉拔之前填加到第二银管上。这种薄的银平带状材料是由重量占约百分之80到百分之60的银和约百分之20到约百分之40的陶瓷，有利地，约百分之65的银和约百分之35的陶瓷制成的。
本发明还涉及一种新颖的工艺或方法及如此产生的带，该工艺生产出适用于低温操作超临界功率电缆的聚合带。这种处理包括对具有最大介电常数约3.0的聚乙烯、聚丙烯或聚丁烯进行双轴定向，并将上述薄膜压印成随机图案。低介电常数、双轴定向和压印薄膜的结合产生了能够克服易碎、破裂和过分收缩这些问题的聚合材料，这些问题使通过已知工艺生产的聚合材料不能在低温操作功率电缆系统中使用。此外，薄膜的压印还允许介电流体在电缆内部相对自由地流动。
在用于本发明的电缆中之前对聚烯烃片叠层进行双轴定向。这包括在长度方向将片拉伸到约5比1到约10比1的拉拔比率，还在它们宽度的横向对片进行定向。
通过将聚烯烃叠层处理成适当拉拔率而获得的片或带具有多个品质，使其对于电缆制造较优越。为了减小带形成原纤维以及沿单个裂缝的整个长度分开的倾向，需要进一步处理。这种处理包括在片的横向进行双轴定向。这样将片定向成在片的横向最大约50％的比率，并产生了进行充分双轴定向而令人满意地限制了形成原纤维倾向的带。
在特定条件下将由上述处理生产的聚乙烯、聚丙烯和聚丁烯带进行压印，以确保正确的电缆浸渍和热传导。从已定向片切成或获得这些带，并可用作单一或多层或层压带。
与此同时，尽管允许一些浸渍剂在机器和横向带方向流动，但图案还是倾向于横向带流动，以及在衔接间隙之间流动，因为这种流动增强了层至层的浸渍，并通过对流促进了热传导。电缆自身由多层聚乙烯、聚丁烯或聚丙烯这样的聚烯烃带制成。为了有利于电缆弯曲，可将不同宽度的聚烯烃带用在这些层中。尺寸可增长到较大宽度，距电缆导体的距离增加。
本发明的聚乙烯、聚丙烯或聚丁烯具有不大于3.0的介电常数，约2.3是优选最大值。第一加工步骤包括双轴定向，或拉拔，在加工方向是约5∶1到6∶1的比率，在横向加工方向是最大约2∶1的比率。在定向之后，在约80℃到约140℃的温度下对已定向带进行压印，在带上产生了一个图案，该图案包括主要在横向加工方向上定向的不规则或随机凹槽。
没有经过上述新颖加工步骤的聚合带具有若干个固有问题，使它们不能用在低温操作的超导电缆系统中。例如，在77°K的液氮环境中，多数聚合带变成玻璃硬度。这会由于热收缩超过固定延伸而导致拉拔失效，或者导致带的简单分解。另一个问题是在液氮中开裂。已经知道，沸点为77°K的液氮是用于聚合物的有效的开裂剂。开裂通常导致应力裂化，最终导致带断裂。上述双轴定向工艺克服了易碎、过分收缩和开裂这些问题。
许多聚合物呈现出两种不同的屈服方式。一种屈服方式包括施加剪切应力，尽管屈服现象本身受作用于屈服平面上的正常应力分量的影响。第二种屈服包括在最大基本应力的影响下屈服。这种屈服经常称作开裂，或者正常应力屈服。开裂可由应力或组合应力及溶解作用引起。在已经观察的全部聚合物中呈现出大致相似的特征。开裂用眼观察呈现出细微的裂纹显微网络，几乎总是在与最大基本应力成直角的方向上前进。开裂一般起源于表面上局部应力集中的点。在静态类型的测试中，呈现出应力或应变必须到达某些临界点时才发生开裂。但在长期载荷下开裂会以相对较低的应力水平发生。
通过对开裂区域进行扩展的显微观察，在开裂区域已经发生了分子链定向，该定向的小纤维延伸跨过开裂表面。
为有助于电缆的建造，有利地生产出其它高透明的聚烯烃绝缘带，并附加染色。该技术显著提高了制造有用电缆的能力，因为操作者必须正确地用紧前面层对带的每个随后螺旋层进行索引。当用普通极清楚和透明的聚乙烯、聚丁烯或聚丙烯带进行粘贴时，操作者不能将紧前面层的衔接间隙与下面远至八或十个带层的其它衔接间隙区别开。增加特定量的经选择的染料向带增加了足够的颜色，以允许操作者由于每一层的颜色暗度明显提高而将紧前面带层的边缘、衔接间隙与前面层的区别开。这种染色剂选择成使原材料的消散系数的增长最小化。
带的宽度可变化，靠近导体较窄，在外侧较宽。敷设方向同样可以在一定的径向厚度而反向，该径向厚度是取决于粘贴机的设计的一个系数。
电介质带可缠绕在重叠的螺旋层中，使同一层的螺旋之间的每个衔接间隙与下面层的衔接间隙偏移。这种结构由于含有颜色的绝缘带的生产而更加有利。
当如本发明所要求的高度定向时，聚烯烃带，如聚乙烯、聚丁烯或聚丙烯，都是透明的。当许多层的衔接间隙非常清楚地透过电缆表面显露时，这个优点变成了缺点。操作者在区别紧前面层的衔接间隙与电缆中更深的其它衔接间隙时有难度，每个新衔接间隙必须偏离紧前面层的衔接间隙。
因此本发明的带具有增加到其上的颜色分量，因而一层在电缆中越深，则它呈现越暗。可使用有机染料来产生这种颜色，因为与无机金属盐不同，这些有机染料对于带的损耗因数和电容率没有损害效果。
由于所需颜色与电特性效果之间的平衡必须打破，以每百万100到1000份的比例填加有机染料。
这导致带的光传导降低到原始传导的百分之10到50。当带用在电缆上时，这降低了一到四层的可视性，而没有颜色，绝缘带中深达八至十层的衔接间隙都仍然可见。
定向是在加工方向通过对片进行伸长和拉紧而完成的，从而产生5比1和10比1的厚度减小比。
厚度减小比实际上是对线性片定向的测量，显示聚合物的改变的拉拔特性。该工艺有利地在约80℃到140℃之间的温度下完成。
还对该片进行处理，从而在横向片方向将其定向成最大50％的减小比。这是必须的，因为不这样处理，聚合物会形成原纤维，也就是说，在它们的宽度上分成单独的纤维，导致带纵向分开。
但由上面规定的处理产生的聚烯烃在长度(机器)方向具有至少250000磅每平方英寸的拉伸模量，并满足电缆制造所需的全部要求。
通过这种处理使带获得的拉伸强度不仅是耐退化的显示，而且是用在电缆粘贴机器上的必要条件。因此如上述处理过的带能够用在常规的电缆制造机器上，张力足够大以建造令人满意的紧密缠绕的电缆。
在最后制成电缆之前，对聚烯烃进行压印，在带层之间产生间距，这有利于浸渍剂在电缆内的相对自由的流动，以增强热传导。
这些目标是由一特定的压印技术来完成的。有利地用辊对带进行压印。图4中示出一个典型的压印图案，它是小截面带60的顶视图，图案中的凹谷61用暗线表示。
压印图案的特点是不规则，最好允许浸渍剂与沿带长度流动相反地在带横向流动。图4中看到的基本上在带横向延伸的不规则凹谷的图案满足了这些要求，且与不规则沟槽或凹槽不同，它不能将相邻带层互锁。因此不均匀和不规则图案确保了各带层可相对于彼此小距离移动，并产生制造和安装电缆所需的柔韧度。
偏好横向流动的图案为电缆提供了热传导和浸渍能力。虽然都知道聚合物是不可渗透的，但目前电缆中可用于浸渍和热传导的机构并不取决于材料本身的可渗透性。
压印图案是这样，它能够提高有效带厚度，也就是说，峰与峰之间的厚度可以是原始带厚度的两倍。然后在缠绕过程中对带进行压缩。压印是由辊完成的，在带的一个表面上产生凹陷，在另一表面上产生突起。在缠绕到电缆上之后，这些表面不平将带层分开；但由于图案偏好在带横向流动，浸渍剂只需向或从它能够从此进入带之间的下一空间的衔接间隙处最多流动带的一半宽度。这产生了从电缆内部到导体之间的相对较短的路径。
两种典型的压印图案是一个粗图案，凹谷的中点高度的宽度一般为0.1毫米，而相邻峰之间的空间一般为0.2毫米；及一细图案，凹谷的中点高度的宽度一般为0.025毫米，而相邻峰之间的空间一般为0.05毫米。
从粗到细的压印图案的可用性使电缆设计者能够打破热传导与操作应力之间的折衷。与细图案相比，粗图案提供了最好的热传导，而在操作电压应力上有一些降低，反之亦然。
本发明的一个实施例是一个方法，通过该方法，用超临界二氧化硫对半晶质聚合物进行溶剂焊接。二氧化硫用作可逆增塑剂，且在此过程中不会打断聚合物的形态或晶体结构。本发明的方法可将高度定向的LLDPE薄膜溶剂焊接成准各向同性的层压薄膜。这些薄膜的机械特性通过拉拔测试和抗撕裂技术来检查和体现，且与未定向LLDPE薄膜相比，夹层在所有的情况下都在全部方向上呈现出提高的性能。与单一定向薄膜相比，在夹层的抗撕裂性能上都有协同的提高。
本发明包括一种由聚合物薄膜制造准各向同性层压薄膜的方法，允许层压薄膜基本上保持未层压薄膜的物理和机械性能，包括下列步骤提供至少两个要层压的聚合物薄膜；将这些薄膜插入一用于在薄膜表面上施加压力的设备中，允许与一超临界流体接触；使每个薄膜上要层压的表面接触；在薄膜上施加力，从而迫使薄膜表面接触；在对薄膜表面施加力的同时使薄膜与一超临界流体接触；在足以对这些表面进行层压的时间和温度下，在存在超临界流体的情况下保持在所施加力作用下的薄膜。有利地，聚合物从包括低密度和高密度聚合物的组中选择。更有利地，聚合物从包括具有2到6个碳原子的聚烷基中选择。另外，聚合物可以是线性或者分支的。本发明包括由相同聚合物制成的薄膜，及由不同聚合物制成的薄膜。有利地，所使用的设备基本上是气密的。优选地，本发明的薄膜在接触之前定向。有利地，超临界流体允许在薄膜的聚合物之间发生化学反应。优选地，超临界流体只渗透聚合物的非晶质区域，最优选地，超临界流体溶解聚合物的非晶质区域。最优选的超临界流体是CO2。在本发明的方法中，产生的层压薄膜的物理和机械性能可超过未层压聚合物薄膜的物理和机械性能。本发明中使用的最优选的聚合物是低密度聚乙烯。
本发明包括由聚合物薄膜制造准各向同性层压薄膜的方法，允许层压薄膜基本上保持未层压薄膜的物理和机械性能，包括下列步骤提供至少两个要层压的由聚合物制成的薄膜；提供一个用于在薄膜表面上施加力的封闭装置；将这些薄膜插入该封闭装置中；使每个薄膜上要层压的表面接触；在薄膜上施加力，从而迫使薄膜表面接触；在对薄膜表面施加力的同时使薄膜与一超临界流体接触；在足以对这些表面进行层压的时间和温度下，在存在超临界流体的情况下保持在所施加力作用下的薄膜。
本发明还包括由上述方法生产的层压薄膜。有利地，由本方法生产的层压薄膜具有2到16个，优选地2到8个聚合物薄膜层。
本发明中，层压薄膜是在图5中所示的一高压设备中处理的，该高压设备特别设计成允许在可控温度下存在SC CO2的同时向样品施加力。该设备由316不锈钢加工而成，并安装在一PHI水压机中。用Hydro-Pac公司的高压二氧化碳泵通过设备上的一入口供应Coleman级CO2，并通过活性碳和干燥剂过滤。CO2压力通过一带有计算机界面的Tes ER3000电子压力调节器来控制。ER3000允许对CO2压力以及加压和减压速度进行精确控制。热电偶穿透设备本体与一Omega PID温度控制器联接。除非另有说明，全部层压薄膜都是用20000磅(1600磅每平方英寸)的初始正常力和每平方英寸1500磅)的CO2压力来处理的。温度在1小时的时间内从23℃上升到95℃，夜间冷却到23℃，同时以非常低的速度减压。八(8)层准各向同性层压薄膜以(0，45，90，-45)2s的层合顺序焊接。该结构产生了一个对称的准各向同性层压薄膜。
获得了76微米厚度薄膜形式的LLDPE(由差示扫描量热法DSC获得的30％结晶体)。这些是Mw为118400而多分散指数(PDI)为2.79的茂合金属薄膜。在所测量的双折射率的基础上，薄膜最初在加工方向具有4.28×10-5的Hermans定向函数值，以及对于LLDPE为0.06的最大理论双折射率。通过随后以127毫米/分钟或380毫米/分钟分别拉拔到两个或五个拉力而进一步所接收的薄膜进行进一步的定向。拉拔后的Hermans定向函数值是通过双折射率和宽角度X射线散射(WAXS)而确定的。
用90°剥离试验几何结构在拉伸强度试验机模型1123上以100牛的载荷单元进行粘合测试。测试样品宽2.54厘米，测试速率为50毫米/分钟。用一单个样品J1c对层压薄膜的的抗撕裂强度进行评价。J值按照下式计算J=-1B(dUda)δ......(1)]]>其中B是薄膜的厚度，a是裂纹长度，U是应变能。系统的应变能由载荷-位移曲线而计算。然后将J1c限定为首先发生裂纹扩散的临界能，该值是通过将J-裂纹长度曲线的线性部分外推到零裂纹长度而确定的。
由于可用于测试的样品数量有限，单个样本J1c是可取的测试。通过比较用Mai，Y.W.；Cotterell，B.；.Horlyck，R.；Vigna，G在1987年第27期聚合物工程科学804-809页上发表以及Mai，Y.W.；Powell，P.J在1991年第29期第785-793页发表的基本工作方法获得的单层的结果，对将单个样本J1c应用于这些聚合物薄膜的可行性进行调查。该基本工作方法以下式计算wf＝wel+βwpl2(2)其中β是外部塑性区域的形状系数，取决于样本几何结构，l是丝线长度，wp是塑性变形能，we是弹性变形能。因此，根据对于若干样本的特定总裂缝操作-丝线长度图表，可以确定作为材料恒量的we。尽管基本工作方法对于这些类型的薄膜具有更合理的理论基础，但缺点是需要准备最多十个丝线长度变化的相同样本。
在一中心凹口模式I几何结构中用拉伸强度试验机模型4411以100牛或5千牛的载荷单元以2毫米/分钟的速率测试撕裂性能。在一装有6.3毫米动力锤的拉伸强度试验动力锤冲击测试机上测量击穿性能。用于击穿测试的冲击区域是一3.8毫米直径的圆形区域。结晶度是通过DSC以10℃/分钟的加热速度用5毫克样品确定的。双向折射率的测量是在装有一1-20λBerek补偿器的奥林巴斯极化显微镜上进行的。延迟测量是用U-CTB Berek补偿器完成的。宽角度X射线散射(WAXS)是在GADDS仪器上测量的。用于双向折射数据的Hermans函数值以下式计算f=ΔnΔno.....(3)]]>其中Δn是所测量的双向折射率，Δn0是对于材料的理论最大双向折射率。对于WAXS的Hermans定向函数由下式计算f=3<Cos2φ>-12......(4)]]>其中<Cos2φ>是由引向器形成的平均角度，它是链定向的平均方向。Hermans定向函数具有从-1/2到1的值，1表示正确定向，0表示没有定向，-1/2表面表示垂直于引向器的定向。
对SC CO2焊接技术的各方面进行调查，包括SC CO2对形态和晶体结构的效果。温度和存在SC CO2的效果与粘合强度有关。某些准各向同性夹层的机械性能同样略微详细地进行了讨论。
为了识别适当的溶剂焊接条件，进行了初步研究，从而对SC CO2浸没时间对于薄膜形态的效果进行定性。将高度定向的单个薄膜(DR2或DR5)以升高的温度放置在SC CO2中1.5小时，之前和之后通过双向折射率和WAXS对Hermans定向进行测量(表1)。如从表1的数据中清楚的，在95℃下用SC CO2处理之前和之后的分子定向基本上没有区别。
报告称SC CO2在某些半结晶聚合物如PET中对结晶度有退火作用，因此必须评价SC CO2对LLDPE晶体结构的效果。为了量化对LLDPE晶体结构的任何效果，进行了如图6中所示的一组DSC试验。表2给出对于每次试验的百分比结晶度及熔化温度。
如表2中所示，在95℃下用SC CO2处理1.5小时对于百分比结晶度或者熔化温度都没有效果。但在极长的暴露时间后还是产生了一些退火效果。所接收的LLDPE中的双熔化峰值对于在分子内或分子间并没有真正的链分支，随机分布的链的分离起到了作用。拉拔后小峰值消失，表明在拉拔过程中结晶度的破坏和重组。当被拉拔的薄膜熔化和重新分析后，看到该小峰值再次出现。
由DSC测量的LLDPE的熔化温度是118℃。当如上所述处理薄膜时，很清楚，不论是在正常熔化压制条件下，还是在存在SC CO2的情况下，在低于85℃的温度下薄膜之间没有可测量的粘合。但当温度升高到高于85℃时，薄膜之间的粘合强度提高。在存在SC CO2的情况下粘合随温度的提高是相当快的，这使得可以在给定的温度下获得高粘合值。在低于熔化温度的温度下获得这个粘合的能力允许在处理之后保持原始形态或晶体结构。
在层压薄膜以及单层上都进行了宽角度X射线散射。前面提到了定向计算的一些结果。间距d与LLDPE的标准正交单位晶格相一致。对于DR2薄膜，只有110和200反射是可辨别的。对于层压薄膜的WAXS图案显示了表示其准各向同性性质的8折对称(图7)。来自每个单独定向薄膜的贡献是清楚的，这进一步证明了该过程中形态的保持。
在它们的定向垂直和平行于载荷方向的情况下将层压薄膜上拉拔测试的结果与定向单独层相比较(图8(a)，8(b))。对于所有测试方向，即横向各向同性，层压薄膜都给出相似的结果。表3中概括出这些测试的结果。层压薄膜的初始模量仅略高于平行的单独层，而失效应变显著变高。失效时的总应变能密度同样是显著高，比平行薄膜的应变能密度高56％。图8a和8b中表示拉拔率2和拉拔率5薄膜的数据。如所期望的，拉拔率5薄膜显示出在模量上比拉拔率2显著提高，而由于失效应变显著提高，失效的应变能密度降低。在所有情况下，失效都是在层压薄膜没有分层的情况下发生的。
多样本基本工作方法是用于计算聚合物薄膜中撕裂强度的实体理论基础，优选的是单个样本方法，以限制样品的制备。Yiu-Wing和Powell，Mai，Y.W.；Cotterell，B.；Horlyck，R.；Vigna，G在1987年第27期聚合物工程科学804-809页，以及Mai，Y.W.；Powell，P.J在1991年第29期第785-793页上，以及其他人都在基本工作方法与单个样本J1c的比较上进行了研究，并达成了良好的一致。对基本工作方法和单个样本J1c进行研究，因为它们属于高度定向LLDPE薄膜，从而评估使用单个样本J1c实用性，以概括准各向同性层压薄膜的特征。LLDPE单个薄膜是在一中心凹口模型I几何结构上测试的。测试了三个样本类型，非定向薄膜，定向垂直和平行于载荷方向的高度定向单层。这些测试都是在拉拔率2的薄膜上进行的。表4中列出了这些试验的结果。很清楚，聚合物薄膜中的定向对于撕裂强度有重大影响。定向平行于载荷方向的薄膜(裂缝垂直于定向生长)具有非常高的撕裂强度。但对于定向垂直于载荷方向的薄膜(裂缝平行于定向生长)，对裂缝生长几乎没有阻力。从这些研究可以明白，为了阻止在这些定向薄膜中的撕裂，必须形成这两种几何结构的复合，以改进薄膜的整体性能。
这里的数据提出了在单个样本J1c和基本工作方法之间的一个良好的一致，因此对于8层层压薄膜进行J1c分析是适当的。
表1.对于已接收薄膜、已拉拔薄膜(DR2)，以及对于在超临界CO2暴露之后的已拉拔薄膜的定向程度

*Hermans定向函数值表2.对于已接收薄膜、已拉拔薄膜(DR2)，以及在超临界CO2暴露之后的已拉拔薄膜的结晶度百分比和熔化温度.

表3.由对单层和层压薄膜进行拉拔测试获得的机械数据

表4.对于单层(垂直和平行)和已接收薄膜的基本工作方法与单个样本J1c的比较

*Hermans定向函数值尽管对本发明作了详细描述和图示，但可以很清楚地理解，它只是用于图示和举例，并不是用于限定，本发明的精神和范围仅由附属权利要求的术语限定。
权利要求
1.一种使用氧化物超导体的电缆，包括一柔性芯部元件；多个以不大于2千克力/平方毫米的张力敷设在上述芯部元件上的带状氧化物超导金属丝，其中每个带状超导金属丝主要由一氧化物超导体和一覆盖该氧化物超导体的稳定金属构成；上述多个带状超导金属丝形成了多个层，每一层是通过以并排方式敷设多个上述带状超导金属丝而制成的；上述多个层连续叠置到上述芯部元件上，在该多个层与芯部元件之间没有绝缘层；上述芯部元件向上述超导金属丝提供了柔韧性；上述超导电缆能够在液氮温度下保持超导状态；上述金属丝沿上述金属丝的纵向方向具有基本上均匀的超导相；上述超导相的c轴定向成基本上平行于上述金属丝的厚度方向；上述超导金属丝是由沿上述金属丝的纵向方向延伸的平行对准的颗粒制成的；上述颗粒沿上述金属丝的厚度方向叠置。
2.如权利要求1所述的超导电缆，它具有柔韧性，因而在对电缆的直径弯曲最多约50次之后上述电缆的超导性不会显著下降。
3.如权利要求1所述的超导电缆，其中上述芯部元件是从主要包括下列各项的组中选择的金属，塑料，增强塑料，聚合物及复合物。
4.如权利要求1所述的超导电缆，其中上述芯部元件是一管，该管在其外部具有一从螺旋槽表面、腹板状表面、织物状表面和垫状表面中选择的表面，形成用于带状超导金属丝的表面。
5.如权利要求1所述的超导电缆，其中在多个层之间没有绝缘层。
6.如权利要求5所述的超导电缆，其中在将第一层带状金属丝敷设在上述芯部元件上之后，将随后的多个带状层敷设在由紧邻的前一层带状金属丝形成的表面上。
7.如权利要求1所述的超导电缆，其中上述金属丝在上述带状稳定金属覆盖层内部扭转。
8.如权利要求1所述的超导电缆，其中上述带状金属丝以最大约90度的敷设角度敷设。
9.如权利要求8所述的超导电缆，其中上述带状金属丝以约10到约60度的敷设角度敷设。
10.如权利要求9所述的超导电缆，其中上述带状金属丝以约20到约40度的敷设角度敷设。
11.如权利要求1所述的超导电缆，还包括至少两个不同组的带状金属丝层。
12.如权利要求11所述的超导电缆，其中每个连续层的带状金属丝的敷设角度在敷设方向或节距上交替。
13.如权利要求12所述的超导电缆，其中每个上述连续层包括至少两个用于四层或更多层结构的带状金属丝。
14.如权利要求11所述的超导电缆，其中一层介电材料将该至少两个不同组的带状金属丝层中的每一个分开。
15.如权利要求11所述的超导电缆，其中一层介电材料将芯部元件与最接近它的带状金属丝层分开。
16.如权利要求14所述的超导电缆，其中介电材料从包括聚丙烯、聚乙烯和聚丁烯的组中选择的。
17.如权利要求11所述的超导电缆，其中该至少两个不同组的带状金属丝层承载了大致相等量的流过电缆的电流。
18.如权利要求11所述的超导电缆，其中该至少两个不同组的带状金属丝层中的第一组承载了超过50％的流过电缆的电流。
19.如权利要求11所述的超导电缆，其中该至少两个不同组的带状金属丝层中的第二组承载了超过50％的流过电缆的电流。
20.如权利要求17所述的超导电缆，其中距芯部元件最远的该组带状金属丝层向流过其它层的电流提供了屏蔽，并减小了电缆中的磁场或涡流。
21.如权利要求1所述的超导电缆，其中稳定金属是从包括银、银合金、镍和镍合金的组中选择的。
22.如权利要求1所述的超导电缆，其中上述多层中的每一层包含至少2个带状金属丝。
23.如权利要求1所述的超导电缆，其中上述多层中的每一层包含至少4个带状金属丝。
24.如权利要求23所述的超导电缆，在上述多个层中的第二和第三层之间包括一绝缘层。
25.如权利要求23所述的超导电缆，其中在上述多个层的每个第二和第三层之间都有一个绝缘层。
26.如权利要求14所述的超导电缆，其中该介电材料具有约3.0的最大介电常数。
27.如权利要求26所述的超导电缆，其中该介电材料具有约2.3的最大介电常数。
28.如权利要求14所述的超导电缆，其中以约5∶1至约10∶1的比率在加工方向对介电材料进行双轴定向。
29.如权利要求28所述的超导电缆，其中以约5∶1到6∶1的比率在加工方向对介电材料进行双轴定向。
30.如权利要求28所述的超导电缆，其中以最大约2∶1的比率在加工方向对介电材料进行双轴定向。
31.如权利要求28所述的超导电缆，包括对已进行双轴定向的带进行压印，在其中形成不规则和/或随机的凹槽。
32.如权利要求31所述的超导电缆，其中对介电材料进行压印，形成深度为约0.5到约2毫米的凹槽。
33.如权利要求31所述的超导电缆，其中压印是在约80℃到约140℃的温度下由一辊完成的。
34.如权利要求30所述的超导电缆，其中电介质带被压印成一个图案，该图案优选地允许浸渍剂流过带的宽度。
35.如权利要求31所述的超导电缆，其中电介质带被压印成一具有跨带延伸的不规则凸峰和凹谷的图案。
36.如权利要求14所述的超导电缆，其中以每百万100到1000份的量由含有有机染料的材料来生产电介质带。
37.如权利要求31所述的超导电缆，其中电介质带被压印成一图案，该图案提高了有效带厚度。
38.如权利要求31所述的超导电缆，其中电介质带被压印成一图案，该图案的相邻峰之间的间距最大为约0.2毫米。
39.如权利要求38所述的超导电缆，其中电介质带被压印成一图案，该图案的峰之间的间距为约0.05毫米。
40.如权利要求14所述的超导电缆，其中该电介质带具有至少250000磅每平方英寸的拉伸模量。
41.一种用聚合物薄膜制造准各向同性层压薄膜的方法，允许层压薄膜基本上保持未层压薄膜的物理和机械性能，包括下列步骤a.提供至少两个要层压的聚合物薄膜；b.将这些薄膜插入一用于在薄膜表面上施加压力的设备中，使薄膜与一超临界流体接触；c.使每个薄膜上要层压的表面接触；d.在薄膜上施加力，从而迫使薄膜表面接触；e.在对薄膜表面施加力的同时使薄膜与一超临界流体接触；及f.在足以对这些表面进行层压的时间和温度下，在存在超临界流体的情况下保持在所施加力作用下的薄膜。
42.如权利要求41所述的方法，其中聚合物从包括低密度和高密度聚合物的组中选择。
43.如权利要求42所述的方法，其中聚合物从包括具有2到6个碳原子的聚烷基中选择。
44.如权利要求42所述的方法，其中聚合物是线性的。
45.如权利要求42所述的方法，其中聚合物是分支的。
46.如权利要求41所述的方法，其中薄膜是由相同聚合物制成的。
47.如权利要求41所述的方法，其中薄膜是由不同聚合物制成的。
48.如权利要求41所述的方法，其中该设备基本上是气密的。
49.如权利要求41所述的方法，其中在接触之前对薄膜进行定向。
50.如权利要求41所述的方法，其中超临界流体允许在薄膜的聚合物之间发生化学反应。
51.如权利要求50所述的方法，其中超临界流体只渗透聚合物的非晶质区域。
52.如权利要求51所述的方法，其中超临界流体溶解聚合物的非晶质区域。
53.如权利要求51所述的方法，其中该超临界流体是CO2。
54.如权利要求41所述的方法，其中所产生的层压薄膜的物理和机械性能超过了未层压聚合物薄膜的物理和机械性能。
55.如权利要求43所述的方法，其中该聚合物是低密度聚乙烯。
56.一种用聚合物薄膜制造准各向同性层压薄膜的方法，允许层压薄膜基本上保持未层压薄膜的物理和机械性能，包括下列步骤a.提供至少两个要层压的聚合物薄膜；b.提供一用于在薄膜表面上施加压力的封闭装置；c.将这些薄膜插入该封闭装置中；d.使每个薄膜上要层压的表面接触；e.在薄膜上施加力，从而迫使薄膜表面接触；f.在对薄膜表面施加力的同时使薄膜与一超临界流体接触；及g.在足以对这些表面进行层压的时间和温度下，在存在超临界流体的情况下保持在所施加力作用下的薄膜。
57.如权利要求56所述的方法，其中薄膜是由相同聚合物制成的。
58.如权利要求56所述的方法，其中薄膜是由不同聚合物制成的。
59.如权利要求56所述的方法，其中在接触之前对薄膜进行定向。
60.如权利要求56所述的方法，其中超临界流体允许在薄膜的聚合物之间发生化学反应。
61.如权利要求60所述的方法，其中超临界流体只渗透聚合物的非晶质区域。
62.如权利要求61所述的方法，其中该超临界流体是CO2。
63.如权利要求56所述的方法，其中所产生的层压薄膜的物理和机械性能超过了未层压聚合物薄膜的物理和机械性能。
64.由权利要求41所述的方法制造的层压薄膜。
65.由权利要求56所述的方法制造的层压薄膜。
66.由权利要求41所述的方法制造的层压薄膜，具有2到16层聚合物薄膜。
67.由权利要求56所述的方法制造的层压薄膜，具有2到16层聚合物薄膜。
全文摘要
带状超导金属丝(15)包括一由稳定金属制成的覆盖层，并缠绕在一柔性样板(13)上。以不大于0.2％的弯曲应变将超导金属丝敷设在样板(13)上。金属丝(15)并排敷设到第一层的顶部，形成一第二层。样板可由金属、塑料、增强塑料、聚合物或复合物制成，赋予电缆柔韧性。
文档编号H01B13/00GK1459114SQ01815720
公开日2003年11月26日 申请日期2001年9月14日 优先权日2000年9月15日
发明者戴维·S·里斯, 鸟戴·K·辛哈, 艾伯特·C·米勒 申请人:南方电线公司