一种高温超导材料及用于制备高温超导材料的方法
【专利摘要】本发明公开了一种高温超导材料及用于制备高温超导材料的方法，高温超导材料为钇、铝、镍、锂、锌、钡和硼的物质的量比为1:6?9:1?3:2?6:3?6:1.5:1?2构成；制备方法，包括：1）配置硝酸盐混合溶液；2）在硝酸盐混合溶液中加入柠檬酸；3）对步骤2）所得混合溶液进行加热浓缩至凝胶完全燃烧，形成粉料；4）将粉体研磨均匀；5）将研磨后的粉体放入高温炉中煅烧，待冷却至室温，取出，即得到超导材料；采用溶胶凝胶法和高温煅烧法进行制备，从而形成均一质地的超导材料，解决现有超导材料临界温度低的弊端，制备出一种具有较高的临界温度的超导材料，其在较高温度条件下具有超导特性。
【专利说明】
一种高温超导材料及用于制备高温超导材料的方法
技术领域
[0001]本发明涉及新材料技术领域，具体的说，是一种高温超导材料及用于制备高温超导材料的方法。
【背景技术】
[0002]超导材料，是指具有在一定的低温条件下呈现出电阻等于零以及排斥磁力线的性质的材料。现已发现有28种元素和几千种合金和化合物可以成为超导体。
[0003]超导材料的技术原理表现为:
I)零电阻:
超导材料处于超导态时电阻为零，能够无损耗地传输电能。如果用磁场在超导环中引发感应电流，这一电流可以毫不衰减地维持下去。这种“持续电流”已多次在实验中观察到。
[0004]2)抗磁性:
超导材料处于超导态时，只要外加磁场不超过一定值，磁力线不能透入，超导材料内的磁场恒为零。
[0005]3)临界温度:
外磁场为零时超导材料由正常态转变为超导态(或相反)的温度，以Tc表示。Tc值因材料不同而异。已测得超导材料的最低Tc是钨，为0.012K。到1987年，临界温度最高值已提高到10K左右。
[0006]4)临界磁场:
使超导材料的超导态破坏而转变到正常态所需的磁场强度，以He表示。He与温度T的关系为Hc=H0[l-(T/Tc)2]，式中HO为OK时的临界磁场。
[0007]5)临界电流和临界电流密度:
超导体的临界温度Tc与其同位素质量M有关。M越大，Tc越低，这称为同位素效应。例如，原子量为199.55的汞同位素，它的Tc是4.18K，而原子量为203.4的汞同位素，Tc为4.146K。
[0008]通过超导材料的电流达到一定数值时也会使超导态破坏而转变为正常态，以Ic表示。Ic 一般随温度和外磁场的增加而减少。单位截面积所承载的Ic称为临界电流密度，以Jc表不。
[0009]超导材料的这些参量限定了应用材料的条件，因而寻找高参量的新型超导材料成了人们研究的重要课题。以Tc为例，从1911年荷兰物理学家H.开默林一昂内斯发现超导电性(Hg，Tc=4.2K)起，直到1986年以前，人们发现的最高的Tc才达到23.2K(Nb3Ge，1973)。1986年瑞士物理学家K.A.米勒和联邦德国物理学家J.G.贝德诺尔茨发现了氧化物陶瓷材料的超导电性，从而将Tc提尚到35K。之后仅一年时间，新材料的Tc已提尚到100K左右。这种突破为超导材料的应用开辟了广阔的前景，米勒和贝德诺尔茨也因此荣获1987年诺贝尔物理学奖金。
[0010]现有的超导材料以合金材料和化合物为主，超导材料具有的优异特性使它从被发现之日起，就向人类展示了诱人的应用前景。现今超导材料的应用主要有:①利用材料的超导电性可制作磁体，应用于电机、高能粒子加速器、磁悬浮运输、受控热核反应、储能等;可制作电力电缆，用于大容量输电，功率可达10000MVA;可制作通信电缆和天线，其性能优于常规材料。②利用材料的完全抗磁性可制作无摩擦陀螺仪和轴承。③利用约瑟夫森效应可制作一系列精密测量仪表以及辐射探测器、微波发生器、逻辑元件等。利用约瑟夫森结做计算机的逻辑和存储元件，其运算速度比高性能集成电路的快10?20倍，功耗只有四分之一。
【发明内容】
[0011]本发明的目的在于设计出一种高温超导材料及高温超导材料制备方法，采用金属氧化物构成高温超导材料，解决现有超导材料临界温度低的弊端，制备出一种具有较高的临界温度的超导材料，其在较高温度条件下具有超导特性，本发明的另一个目的是为制备这种超导材料，而采用溶胶凝胶法和高温煅烧法进行制备，从而形成均一质地的超导材料。
[0012]本发明通过下述技术方案实现:一种高温超导材料，高温超导材料为钇、铝、镍、锂、锌、钡、硼的氧化物构成，其中钇、铝、镍、锂、锌、钡和硼的物质的量比为1:6-9:1-3:2-6:3_6:1.5:1~2ο
[0013]进一步的为更好的实现本发明所述的高温超导材料，所述镍与锂的物质的量比为0.5_3:1 ο
[0014]进一步的为更好的实现本发明所述的高温超导材料，所述铝与锌的物质的量比为1~2:0.5ο
[0015]进一步的为更好的实现本发明所述的高温超导材料，所述钡与硼的物质的量比为1:1。
[0016]—种用于制备高温超导材料的方法，包括以下工艺步骤:
1)按照钇、铝、镍、锂、锌、钡和硼的物质的量比配置硝酸盐混合溶液；
2)在硝酸盐混合溶液中加入柠檬酸，柠檬酸的物质的量浓度为0.25-0.45mol/L，调节pH为中性;
3)对步骤2)所得混合溶液进行加热浓缩至凝胶完全燃烧，形成粉料；
4)将粉体放入球磨机中研磨均匀；
5)将研磨后的粉体放入高温炉中煅烧，温度1200-1400°C，压力3.8-6.4Gpa，时间1.5-3h，煅烧结束后待冷却至室温，取出，即得到超导材料。
[0017]进一步的为更好的实现本发明所述的一种用于制备高温超导材料的方法，在步骤2 )中所述柠檬酸的物质的量浓度为0.25-0.30mol/L。
[0018]进一步的为更好的实现本发明所述的一种用于制备高温超导材料的方法，步骤5)中在放入高温炉中煅烧时，所述温度为1200-1300 °C。
[0019]进一步的为更好的实现本发明所述的一种用于制备高温超导材料的方法，步骤(5 )中放入高温炉中煅烧时，所述压力为4-5GPa。
[0020]进一步的为更好的实现本发明所述的一种用于制备高温超导材料的方法，步骤(5 )中放入高温炉中煅烧时，所述时间为2-2.5h。
[0021]本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果:
本发明采用金属氧化物构成超导材料，解决现有超导材料临界温度低的弊端，制备出一种具有较高的临界温度的超导材料，其在较高温度条件下具有超导特性，本发明的另一个目的是为制备这种超导材料，而采用溶胶凝胶法和高温煅烧法进行制备，从而形成均一质地的超导材料。
[0022]本发明所述的高温超导材料，是一种金属氧化物构成的超导体，由钇、铝、镍、锂、锌、钡和硼7种氧化物构成，这种钇-铝-镍-锂-锌-钡-硼组成的材料在较高温度下即具有超导现象，临界温度较高。
[0023]本发明所述的用于制备高温超导材料的方法，采用了溶胶凝胶法和高温煅烧法，首先配置7种元素的硝酸盐溶液，加入柠檬酸，开始加热溶液，溶液首先形成凝胶，继续加热，凝胶开始燃烧，直至完全燃烧，剩下金属氧化物粉体;对粉体进行混合，而后煅烧，形成均一质地的超导材料。
【具体实施方式】
[0024]下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
[0025]实施例1:
一种高温超导材料，采用金属氧化物构成超导材料，解决现有超导材料临界温度低的弊端，制备出一种具有较高的临界温度的超导材料，其在较高温度条件下具有超导特性，采用下述设置方式:高温超导材料为钇、铝、镍、锂、锌、钡、硼的氧化物构成，其中钇、铝、镍、锂、锌、钡和硼的物质的量比为1:6-9:1-3:2-6:3-6:1.5:1-2。
[0026]实施例2:
本实施例是在上述实施例的基础上进一步优化，进一步的为更好的实现本发明所述的高温超导材料，所述镍与锂的物质的量比为0.5-3:1。
[0027]实施例3:
本实施例是在上述任一实施例的基础上进一步优化，进一步的为更好的实现本发明所述的高温超导材料，所述铝与锌的物质的量比为1-2:0.5。
[0028]实施例4:
本实施例是在上述任一实施例的基础上进一步优化，进一步的为更好的实现本发明所述的高温超导材料，所述钡与硼的物质的量比为1:1。
[0029]实施例5:
一种用于制备高温超导材料的方法，为制备高温超导材料，而采用溶胶凝胶法和高温煅烧法进行制备，从而形成均一质地的超导材料，特别采用下述设置方式:包括以下工艺步骤:
1)按照钇、铝、镍、锂、锌、钡和硼的物质的量比配置硝酸盐混合溶液；
2)在硝酸盐混合溶液中加入柠檬酸，柠檬酸的物质的量浓度为0.25-0.45mol/L，调节pH为中性;
3)对步骤2)所得混合溶液进行加热浓缩至凝胶完全燃烧，形成粉料；
4)将粉体放入球磨机中研磨均匀；
5)将研磨后的粉体放入高温炉中煅烧，温度1200-1400°C，压力3.8-6.4Gpa，时间1.5-3h，煅烧结束后待冷却至室温，取出，即得到超导材料。
[0030]实施例6:
本实施例是在上述实施例的基础上进一步优化，进一步的为更好的实现本发明所述的一种用于制备高温超导材料的方法，在步骤2)中所述柠檬酸的物质的量浓度为0.25-
0.30mol/Lo
[0031]实施例7:
本实施例是在实施例5或6的基础上进一步优化，进一步的为更好的实现本发明所述的一种用于制备高温超导材料的方法，步骤5)中在放入高温炉中煅烧时，所述温度为1200-1300。。。
[0032]实施例8:
本实施例是在实施例5或6或7的基础上进一步优化，进一步的为更好的实现本发明所述的一种用于制备高温超导材料的方法，步骤(5)中放入高温炉中煅烧时，所述压力为4-5GPa。
[0033]实施例9:
本实施例是在实施例5或6或7或8的基础上进一步优化，进一步的为更好的实现本发明所述的一种用于制备高温超导材料的方法，步骤(5)中放入高温炉中煅烧时，所述时间为2-2.5h0
[0034]以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种高温超导材料，其特征在于:高温超导材料为钇、铝、镍、锂、锌、钡、硼的氧化物构成，其中钇、铝、镍、锂、锌、钡和硼的物质的量比为1:6-9:1-3:2-6:3-6:1.5:1-2。2.根据权利要求1所述的一种高温超导材料，其特征在于:所述镍与锂的物质的量比为0.5_3:1 ο3.根据权利要求1所述的一种高温超导材料，其特征在于:所述铝与锌的物质的量比为1~2:0.5ο4.根据权利要求1所述的一种高温超导材料，其特征在于:所述钡与硼的物质的量比为1:1。5.—种用于制备权利要求1-4任一项所述的高温超导材料的方法，其特征在于:包括以下工艺步骤: 1)按照钇、铝、镍、锂、锌、钡和硼的物质的量比配置硝酸盐混合溶液； 2)在硝酸盐混合溶液中加入柠檬酸，柠檬酸的物质的量浓度为0.25-0.45mol/L，调节pH为中性; 3 )对步骤2 )所得混合溶液进行加热浓缩至凝胶完全燃烧，形成粉料； 4)将粉体放入球磨机中研磨均匀； 5)将研磨后的粉体放入高温炉中煅烧，温度1200-1400°C，压力3.8-6.4Gpa，时间I.5-3h，煅烧结束后待冷却至室温，取出，即得到超导材料。6.根据权利要求5所述的一种用于制备高温超导材料的方法，其特征在于:在步骤2)中所述柠檬酸的物质的量浓度为0.25-0.30mol/L。7.根据权利要求5所述的一种用于制备高温超导材料的方法，其特征在于:步骤5)中在放入高温炉中煅烧时，所述温度为1200-1300 °C。8.根据权利要求5所述的一种用于制备高温超导材料的方法，其特征在于:步骤(5)中放入高温炉中煅烧时，所述压力为4-5GPa。9.根据权利要求5所述的一种用于制备高温超导材料的方法，其特征在于:步骤(5)中放入高温炉中煅烧时，所述时间为2-2.5h。
【文档编号】H01B12/00GK105845269SQ201610291199
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2016年5月5日
【发明人】李会玲
【申请人】成都君禾天成科技有限公司