课题基金 / 基金详情

REBCO高温超导带材的超导连接技术优化及其对接头超导性能影响机理的研究

批准号:
52102337
项目类别:
青年科学基金项目(C类)
资助金额:
30.0 万元
负责人:
王明江
依托单位:
学科分类:
无机非金属类高温超导与磁性材料
结题年份:
2024
批准年份:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
王明江

项目摘要

结项摘要

相似基金

相关文献

中文摘要
REBa2Cu3O7-x(简称REBCO)高温超导带材超导接头是REBCO超导线圈实现闭环续流运行的关键技术。本项目基于前期研究推测REBCO超导性能的各向异性、双轴织构特性、界面区域织构的均匀性是限制REBCO带材超导接头超导性能的关键因素,而接头处低效的氧气扩散通道是引起其渗氧周期较长的主要原因。为获得高性能、短周期及重复性好的REBCO带材超导接头制备技术,本项目拟利用机械法和化学法分离并获得结构完整的缓冲层表面;进一步,构建新的接头结构形式-拼接;最后,在接头连接区域的缓冲层表面,采用PLD法和MOD法制备含有不同掺杂量金属离子的YBCO薄膜介质。本项目将重点研究接头结构形式、生长模板、介质生长方式及掺杂离子对YBCO带材超导接头的制备技术及超导性能的优化机制。此项研究工作将为REBCO带材超导接头技术的实用化提供切实可行的思路和方法,为其在超导NMR、MRI系统中的应用奠定基础。
英文摘要
The superconducting joint of REBa2Cu3O7-x(REBCO) CCS is a key technology for REBCO superconducting coils to realize persistent current operation. Based on previous research, this project speculates that the resistivity anisotropy of REBCO layer, biaxial texture characteristics and texture uniformity in the interface area is the key factors limited the performance of REBCO tape superconducting joints. The inefficient O2 diffusion channel in the joint area is the main reason for the longer oxygen permeation cycle. In order to obtain high-performance, short-period and reproducible superconducting joint technology of REBCO tape, this project intends to use mechanical and chemical methods to separate and obtain a structurally complete buffer layer. Further, a new joint structure named “splicing” will be designed. Finally, the PLD method and the MOD method are used to prepare YBCO thin film containing different amounts of metal ions on the surface of the buffer layer in the joint connection area. This project will focus on the influence mechanism of the joint structure, growth template, medium deposition method, and the doping ions on the preparation technology and superconducting performance of the superconducting joint of REBCO tape. This project is meaningful for superconducting NMR and MRI systems as it puts forward novel ideas and methods for the application of superconducting joint technology of REBCO tape.
REBa2Cu3O7-x(简称REBCO)高温超导带材因自身优良的基础物理特性和较高载流性能,在电工领域的工程应用价值巨大。超导NMR、MRI系统作为现代科学研究和影像学临床诊断的重要方法,为了满足其对磁场强度和磁场稳定性及均匀性的要求,已选用REBCO高温超导带材作为其关键的技术材料。值得注意的是,为保障超导NMR、MRI系统中高稳定性和均匀性的磁场,需采用REBCO带材超导接头技术使REBCO超导线圈实现闭环续流运行。因此,REBCO带材超导接头技术是REBCO带材在超导NMR、MRI系统中实现应用的关键技术。.本项目重点分析了影响REBCO带材超导接头处超导性能的关键因素且对连接工艺进行了优化研究。首先,为了恢复接头处因O原子外逸而衰减的超导性能,采用高PO2气氛对带材进行渗氧处理,以提高O2扩散进入连接区域内部的效率。但结果表明高PO2气氛会严重破坏YGdBCO的晶格结构,同时渗氧后带材无超导性能,因此通过高PO2气氛恢复YGdBCO带材超导接头超导性能是不可行的。其次,通过在YGdBCO带材表面加工周期性孔洞阵列,为O2扩散渗入内部连接区域提供通道,并在此基础上系统研究了周期性孔洞阵列对带材传输交流损耗和外场Ic值的影响。结果表明,带材表面加工的微米级尺寸的孔洞能够作为钉扎中心提高带材在外场下的钉扎性能,但由于电流在流经孔洞时会被分流,使得孔洞周围的电流密度增加,从而使带材的交流损耗也进一步增加,而孔洞边缘作为钉扎中心使得带材磁滞损耗也进一步增加。最后,为了使YGdBCO带材接头连接区域处于开放环境中,为接头区域连接媒介的结晶和O2退火过程提供充足的热力学和动力学条件,采用激光法剥离YGdBCO带材超导层,以暴露出带材缓冲层。然后以带材缓冲层为生长模板,在其表面涂覆YBCO前驱薄膜介质,使介质在缓冲层诱导下生长为织构的YBCO薄膜并实现带材的超导连接,但受缓冲层表面结构和连接界面处超导相的织构度低的影响,接头处并未获得较高的载流性能。综上可知,YGdBCO带材超导接头处超导性能的影响因素较多,制备难度大,采用上述连接工艺制备接头的工作仍需进一步优化研究。
国内基金
海外基金