超导线材的制备方法
【专利摘要】一种超导线材的制备方法，包括以下步骤：提供一基底和多个超导前驱体，将所述多个超导前驱体设置于所述基底；提供一碳纳米管层和至少一支撑体，该支撑体用于支撑所述碳纳米管层，且所述碳纳米管层与所述基底相对设置；提供一电场，使所述多个超导前驱体吸附至所述碳纳米管层上；将所述吸附有超导前驱体的碳纳米管层扭转或卷曲后烧结，得到一超导线材。
【专利说明】超导线材的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种超导线材的制备方法。
【背景技术】
[0002]超导线材是指在足够低的温度和足够弱的磁场下，其电阻为零的物质，零电阻和抗磁性是超导线材的两个重要特性。由于超导线材在超导状态下具有零电阻和完全的抗磁性，只需消耗极少的电能，就可以获得10万高斯以上的稳态强磁场，因此，超导线材在发电、输电及储能等方面有广泛的应用。
[0003]增大超导线材的长度将大大提高超导线材的柔韧性、电性能和机械性能，但是由于超导体本身较脆，难以制作机械强度较高且长度较长的超导线材。2005年5月4日公开的中国大陆专利第CN1200435C号提出将很细的超导前驱粉溶于有机溶剂中制成涂料，然后覆盖在银或银合金等基底线(或带)上；经过低温和高温烧结后得到一根超导线材，也可以再进行轧制，得到一根具有所需大小的超导线材。但是，利用上述方法制备超导线材时至少具有以下缺点:(I)所述有机溶剂在后续处理中可能去除的不彻底，导致所获得的超导线材容易形成微孔等线材，从而降低超导线材的性能；(2)为了得到一根具有所需大小的超导线材，需对经过低温和高温烧结后的超导线材再进行轧制，但是，由于基底的材料为银或银合金等，强度不高，在轧制过程中超导线材的连续性容易被破坏，从而破坏整个超导线材的机械性能。
【发明内容】
[0004]有鉴于此，确有必要提供一种超导线材的制备方法，该制备方法不使用有机溶剂，且该制备方法所制得的超导线材具有较好的机械性能。
[0005]一种超导线材的制备方法，包括以下步骤:提供一导电载体和多个超导前驱体，所述多个超导前驱体承载于该导电载体的一表面；提供一碳纳米管层，该碳纳米管层与所述导电载体间隔，且面对所述多个超导前驱体设置；在所述导电载体与所述碳纳米管层之间施加一电场，使所述多个超导前驱体脱离导电载体并吸附至所述碳纳米管层表面，形成一碳纳米管超导前驱体复合层；将所述碳纳米管超导前驱体复合层扭转或卷曲获得一碳纳米管超导前驱体复合线；烧结所述碳纳米管超导前驱体复合线，得到一超导线材。
[0006]一种超导线材的制备方法，包括以下步骤:提供一导电载体和多个超导颗粒，所述多个超导颗粒承载于该导电载体的一表面；提供一碳纳米管层，该碳纳米管层与所述导电载体间隔，且面对所述多个超导颗粒设置；在所述导电载体与所述碳纳米管层之间施加一电场，使所述多个超导颗粒脱离导电载体并吸附至所述碳纳米管层表面，形成一碳纳米管超导颗粒复合层；将所述碳纳米管超导颗粒复合层扭转或卷曲获得一碳纳米管超导颗粒复合线；烧结所述碳纳米管超导颗粒复合线，得到一超导线材。
[0007]与现有技术相比，本发明利用库伦力相互作用原理，将超导前驱体吸附到碳纳米管层上，经扭转、烧结，得到超导线材。由于将吸附有超导前驱体的碳纳米管层先扭转成碳纳米管线再进行烧结，因此，所获得的超导线材具有良好的机械性能。进一步地，本发明利用库伦力相互作用原理，将超导前驱体吸附到碳纳米管层上，避免使用有机溶剂，确保所获得的超导线材中没有气泡，提高了超导线材的性能。
【专利附图】
【附图说明】
[0008]图1为本发明具体实施例一提供的超导线材的制备方法的工艺流程图。
[0009]图2为本发明具体实施例一提供的碳纳米管拉膜的扫描电镜照片。
[0010]图3为本发明具体实施例一提供的碳纳米管絮化膜的扫描电镜照片。
[0011]图4为本发明具体实施例一提供的碳纳米管碾压膜的扫描电镜照片。
[0012]图5为本发明具体实施例二提供的超导线材的制备方法的工艺流程图。
[0013]图6为本发明具体实施例四提供的超导线材的制备方法中卷曲碳纳米管超导前驱体复合层的示意图。
[0014]图7为本发明具体实施例四提供的超导线材的制备方法中卷曲碳纳米管超导前驱体复合层的另一种示意图。
[0015]主要元件符号说明
【权利要求】
1.一种超导线材的制备方法，包括以下步骤: 提供一导电载体和多个超导前驱体，所述多个超导前驱体承载于该导电载体的一表面； 提供一碳纳米管层，该碳纳米管层与所述导电载体间隔，且面对所述多个超导前驱体设置； 在所述导电载体与所述碳纳米管层之间施加一电场，使所述多个超导前驱体脱离导电载体并吸附至所述碳纳米管层表面，形成一碳纳米管超导前驱体复合层； 将所述碳纳米管超导前驱体复合层扭转或卷曲获得一碳纳米管超导前驱体复合线；以及 烧结所述碳纳米管超导前驱体复合线，得到一超导线材。
2.如权利要求1所述的超导线材的制备方法，其特征在于，所述碳纳米管层为一自支撑结构。
3.如权利要求1所述的超导线材的制备方法，其特征在于，所述碳纳米管层包括多个通过范德华力首尾相连的碳纳米管。
4.如权利要求1所述的超导线材的制备方法，其特征在于，使所述多个超导前驱体吸附至所述碳纳米管层表面是在真空环境中进行。
5.如权利要求1所 述的超导线材的制备方法，其特征在于，通过一脉冲电源提供电场。
6.如权利要求5所述的超导线材的制备方法，其特征在于，在施加电场后，所述碳纳米管层与所述超导前驱体带相反的电荷，在库伦力相互吸引的作用下，所述超导前驱体被吸附到所述碳纳米管层表面。
7.如权利要求1所述的超导线材的制备方法，其特征在于，进一步包括一支撑体，所述碳纳米管层通过该支撑体与所述导电载体间隔设置。
8.如权利要求1所述的超导线材的制备方法，其特征在于，进一步包括将所述超导前驱体分别面对所述碳纳米管层相对的两个表面，使碳纳米管层整个表面吸附超导前驱体的步骤。
9.如权利要求1所述的超导线材的制备方法，其特征在于，进一步包括将碳纳米管超导前驱体复合线截断成预定长度后烧结。
10.如权利要求1所述的超导线材的制备方法，其特征在于，烧结所述碳纳米管超导前驱体复合线包括以下步骤: 在第一温度下烧结所述碳纳米管超导前驱体复合线，使所述超导前驱体融合在一起。
11.如权利要求10所述的超导线材的制备方法，其特征在于，所述在第一温度下烧结碳纳米管超导前驱体复合线，使超导前驱体融合在一起的步骤在无氧或氧气环境中进行。
12.如权利要求10所述的超导线材的制备方法，其特征在于，烧结所述碳纳米管超导前驱体复合线的步骤进一步包括在第二温度下烧结所述碳纳米管超导前驱体复合线，以除去所述碳纳米管。
13.如权利要求12所述的超导线材的制备方法，其特征在于，在第二温度下烧结碳纳米管超导前驱体复合线以除去碳纳米管的步骤在氧气环境中进行，且所述第二温度为大于等于600°C。
14.如权利要求10至13中任一项所述的超导线材的制备方法，其特征在于，将碳纳米管超导前驱体复合线置于一基板上，再将碳纳米管超导前驱体复合线及基板放入无氧或氧气环境中进行烧结。
15.如权利要求14所述的超导线材的制备方法，其特征在于，所述基板的熔点高于烧结的温度。
16.如权利要求1所述的超导线材的制备方法，其特征在于，所述导电载体为一容器。
17.如权利要求16所述的超导线材的制备方法，其特征在于，所述超导前驱体盛装在所述容器中。
18.如权利要求1所述的超导线材的制备方法，其特征在于，所述碳纳米管层与所述导电载体间隔的距离为100微米至I厘米。
19.如权利要求1所述的超导线材的制备方法，其特征在于，所述超导前驱体为铋系氧化物、镧钡铜氧化物、钇钡铜氧系、铊钡钙铜氧系、铜氧化物或金铟合金。
20.一种超导线材的制备方法，包括以下步骤: 提供一导电载体和多个超导颗粒，所述多个超导颗粒承载于该导电载体的一表面； 提供一碳纳米管层，该碳纳米管层与所述导电载体间隔，且面对所述多个超导颗粒设置； 在所述导电载体与所述碳纳米管层之间施加一电场，使所述多个超导颗粒脱离导电载体并吸附至所述碳纳米管层表面，形成一碳纳米管超导颗粒复合层； 将所述碳纳米管超导颗粒复合层扭转或卷曲获得一碳纳米管超导颗粒复合线；以及 烧结所述碳纳米管超导颗粒 复合线，得到一超导线材。
21.如权利要求20所述的超导线材的制备方法，其特征在于，所述超导颗粒为B1-Sr-Ca-Cu-O 超导体、La-Ba-Cu-O 超导体、Y-Ba-Cu-O 超导体、T1-Ba-Ca-Cu-O 超导体、Cu-O超导体或Au-1n超导体。
【文档编号】H01B13/00GK103474170SQ201210185698
【公开日】2013年12月25日 申请日期:2012年6月7日 优先权日:2012年6月7日
【发明者】林晓阳, 姜开利, 范守善 申请人:清华大学, 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司