添加新型富钡相RE242制备高超导性能REBCO块材

高温超导技术和超导材料因具有广阔的应用前景而受到广泛关注。REBCO超导块材更是在超导电机、磁悬浮运输、超导储能和轴承等方面具有重要的应用前景。超导性能对块材实际应用起着关键作用。相比YBCO材料，轻稀土类LREBCO超导体具有更优越的超导性能，尤其受到特殊重视。近期，我组率先在空气环境下通过添加新型富钡相Sm242获得超导转变温度为94K的SmBCO块体材料，这是SmBCO在空气条件下生长所报道的最好成绩。另外，我们还发现Sm242的添加可提高GdBCO块材的临界电流密度。为加强我国在这一领域的优势地位，本项目将通过系统的实验工作和物性测试，把研究延伸到LREBCO家族材料，对其掺入不同的RE242富钡相，研究RE242引入后的作用和物理机制，实现对高性能大尺寸LREBCO超导块材生长和性能的有效控制。本项目对于研究超导块体材料生长控制，性能提高及潜在应用具有重要的科学意义和价值。

通过实施本项目，开展了高超导性能REBCO块材的制备科学和技术研究，主要工作内容和重要成果：.1. 通过添加富钡相RE242制备出高性能的REBCO块材：采用加速冷却法，解决SmBCO体系的不连续生长难题；加入Sm242和Sm2411相，通过冷籽晶法，用薄膜籽晶在空气中诱导生长了直径32mm大尺寸SmBCO高性能超导块材，Tc=94.3K，Jc=68KA/cm2。在NdBCO中引入富钡相Nd242，在空气条件下制备Tc 88K 的NdBCO块材。上述结果是本领域目前报道的最好成绩。.2.对用于REBCO块材生长的薄膜籽晶热稳定性开展了系统研究，包括：超导薄膜过热现象、物理机制、及在超导材料生长的应用。解释了薄膜过热本质，为新型高热稳定性薄膜结构的探索提出了一种新思路，为籽晶诱导生长高熔点材料领域提供了一种新途径。.3. 开展了对高温超导REBCO块材和单晶生长模式的研究，发展了新的对应解决方法。非对称(110)/(110)排列方式多籽晶法的生长模式；薄膜籽晶热稳定性的时间效应；籽晶尺寸对超导块材生长机制与性能的影响；改良的TSMG法YBCO单晶生长中的熔体低过饱和度效应；高热稳定性NdBCO薄膜籽晶再生长废弃YBCO块材的功效；Ca掺杂REBCO生长过程中的负生长现象和多阶段冷却模式。