超导线材的制作方法
【专利摘要】一种超导线材，包括一超导层和一碳纳米管结构层，该超导线材的横截面为所述碳纳米管结构层与超导层相交错排列，并且，该超导线材在轴向上每一处沿着径向方向的横截面的面积大小均相等。
【专利说明】超导线材
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种超导线材，尤其涉及一种基于碳纳米管的超导线材。
【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，但是由于超导层本身较脆，难以制作机械强度较高且长度较长的超导线材。请参见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。所述中国大陆专利第CN1200435C号所获得的超导线材为一超导层包覆银线的线状物。但是，利用上述方法所制备的超导线材具有较差的机械性能。其原因为:(1)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中易形成微孔，因此所述超导线材的机械性能较差；(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。总之，所述超导线材具有较差的机械性能。
【发明内容】
[0004]有鉴于此，确有必要提供一种具有良好的机械性能的超导线材。
[0005]一种超导线材，包括一超导层和一碳纳米管结构层，该超导线材的横截面为所述碳纳米管结构层与超导层相交错排列，相邻的碳纳米管结构层与超导层相互接触，且所述碳纳米管结构层与超导层均呈螺旋状。
[0006]与现有技术相比，本发明将碳纳米管层与超导层复合形成的超导线材具有良好的机械性能。具体地，碳纳米管层与超导层相交错卷曲在一起，增加了所述超导线材的机械性能；而且，碳纳米管层是由多个通过范德华力首尾相连的碳纳米管组成，碳纳米管层为一自支撑结构，进而也提高了超导线材的机械性能。
【专利附图】
【附图说明】
[0007]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。
[0008]图2为本发明具体实施例一提供的超导线材的制备方法所采用的碳纳米管拉膜的扫描电镜照片。
[0009]图3为本发明具体实施例一提供的超导线材的制备方法所采用的碳纳米管絮化膜的扫描电镜照片。[0010]图4为本发明具体实施例一提供的超导线材的制备方法所采用的碳纳米管碾压膜的扫描电镜照片。
[0011]图5为本发明具体实施例一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。
[0012]图6为本发明具体实施例一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。
[0013]图7为本发明具体实施例一提供的超导线材的制备方法所制备的含有碳纳米管的超导线材的结构示意图。
[0014]图8为图7的爆炸图。
[0015]图9为本发明具体实施例一提供的超导线材的制备方法所制备的含有碳纳米管的超导线材的另一种结构示意图。
[0016]图10为本发明具体实施例一提供的超导线材的制备方法所制备的不含碳纳米管的超导线材的结构示意图。
[0017]图11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。
[0018]主要元件符号说明
【权利要求】
1.一种超导线材，包括一超导层和一碳纳米管结构层，该超导线材的横截面为所述碳纳米管结构层与超导层相交错排列，相邻的碳纳米管结构层与超导层相互接触，且所述碳纳米管结构层与超导层均呈螺旋状。
2.如权利要求1所述的超导线材，其特征在于，将所述横截面的中心定义为内，将该横截面最外层的碳纳米管结构层的表面定义为外，所述碳纳米管结构层沿着由内至外的方向螺旋排列。
3.如权利要求2所述的超导线材，其特征在于，相邻的碳纳米管层结构之间具有间隙，该间隙的大小与所述超导层的厚度相等。
4.如权利要求3所述的超导线材，其特征在于，所述螺旋排列的碳纳米管结构层中，相邻碳纳米管结构层之间的间隙被超导层填充。
5.如权利要求4所述的超导线材，其特征在于，所述超导层沿着由内至外的方向螺旋排列。
6.如权利要求5所述的超导线材，其特征在于，所述螺旋排列的超导层中，相邻的超导层之间具有间隙，该间隙被碳纳米管结构层填充。
7.如权利要求6所述的超导线材，其特征在于，所述相邻的超导层之间的间隙的大小与所述碳纳米管结构层的厚度相等。
8.如权利要求1所述的超导线材，其特征在于，所述超导线材在轴向上每一处沿着径向方向的横截面的面积大小均相等。
9.如权利要求1所述的超导线材，其特征在于，所述超导线材除了两端以外的表面为碳纳米管结构层。
10.如权利要求9所述的超导线材，其特征在于，将所述横截面的中心定义为内，将该横截面最外层的碳纳米管结构层的表面定义为外，沿着由外至内的方向，第一层为碳纳米管结构层，第二层为超导层，第三层为碳纳米管结构层，第四层为超导层，碳纳米管结构层与超导层相交错地设置。
11.如权利要求1所述的超导线材，其特征在于，所述超导线材除了两端以外的表面为超导层。
12.如权利要求11所述的超导线材，其特征在于，将所述横截面的中心定义为内，将该横截面最外层的超导层的表面定义为外，沿着由外至内的方向，第一层为超导层，第二层为碳纳米管结构层，第三层为超导层，第四层为碳纳米管结构层，碳纳米管结构层与超导层相交错地设置。
13.如权利要求1所述的超导线材，其特征在于，所述碳纳米管结构层为一纯的碳纳米管层。
14.如权利要求1所述的超导线材，其特征在于，所述碳纳米管结构层包括一碳纳米管层和一超导体，该碳纳米管层包括多个碳纳米管，该多个碳纳米管之间具有间隙，该间隙被所述超导体填充。
15.如权利要求14所述的超导线材，其特征在于，填充在碳纳米管之间的间隙中的超导体与所述超导层是一体的。
16.如权利要求14所述的超导线材，其特征在于，所述超导层以及超导体的材料为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。
17.如权利要求14所述的超导线材，其特征在于，所述多个碳纳米管通过范德华力首尾相连，且沿超导线材的轴向方向定向排列。
18.—种超导线材，包括一超导层，将该超导线材沿纵向方向的横截面的中心定义为内，将该横截面的最外表面定义为外，所述超导层沿着由内至外的方向螺旋排列。
19.如权利要求18所述的超导线材，其特征在于，相邻超导层之间具有间隙。
20.如权利要求19所述的超导线材，其特征在于，所述间隙的大小为0.5纳米至10微米。
21.如权利要求18所述的超导线材，其特征在于，所述超导层的厚度为0.1微米至I厘米。
22.如权利要求18所述的超导线材，其特征在于，所述超导线材在轴向上每一处沿着径向方向的横截面的面 积大小均相等。
【文档编号】H01B12/02GK103474168SQ201210185728
【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