Cinta superconductora a alta temperatura.
Una cinta superconductora a alta temperatura, que comprende:
un sustrato;
una capa tampón formada en el sustrato; y una capa superconductora a alta temperatura formada en la capa tampón, en la que el sustrato está fabricado de SUS310s o acero inoxidable que contiene el 0,01-1 % de silicio (Si) y el 1-5 % de molibdeno (Mo) y la capa superconductora a alta temperatura está fabricada de un material superconductor con base de ReBCO (ReBa2Cu3O7, Re ≥ Nd, Sm, Eu, Gd, Dy, Ho, Y) caracterizada por que el tamaño de grano medio del cristal metálico del sustrato es 12 μm o inferior.
Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E11183039.
Solicitante: KOREA ELECTROTECHNOLOGY RESEARCH INSTITUTE.
Nacionalidad solicitante: República de Corea.
Dirección: 28-1 Seongju-dong Changwon-si GYEONGSANGNAM-DO REPUBLICA DE COREA.
Inventor/es: HA,HONG-SOO, OH,SANG-SOO, KIM,HO SUP.
Fecha de Publicación: .
Clasificación Internacional de Patentes:
- H01B12/06 ELECTRICIDAD. › H01 ELEMENTOS ELECTRICOS BASICOS. › H01B CABLES; CONDUCTORES; AISLADORES; ,o EMPLEO DE MATERIALES ESPECIFICOS POR SUS PROPIEDADES CONDUCTORAS, AISLANTES O DIELECTRICAS (empleo por las propiedades magnéticas H01F 1/00; guías de ondas H01P). › H01B 12/00 Conductores, cables o líneas de transmisión superconductores o hiperconductores (superconductores caracterizados por la técnica de formación de las cerámicas o por su composición cerámica C04B 35/00). › con capas o hilos depositados sobre los soportes o núcleos.
- H01L39/14 H01 […] › H01L DISPOSITIVOS SEMICONDUCTORES; DISPOSITIVOS ELECTRICOS DE ESTADO SOLIDO NO PREVISTOS EN OTRO LUGAR (utilización de dispositivos semiconductores para medida G01; resistencias en general H01C; imanes, inductancias, transformadores H01F; condensadores en general H01G; dispositivos electrolíticos H01G 9/00; pilas, acumuladores H01M; guías de ondas, resonadores o líneas del tipo guía de ondas H01P; conectadores de líneas, colectores de corriente H01R; dispositivos de emisión estimulada H01S; resonadores electromecánicos H03H; altavoces, micrófonos, cabezas de lectura para gramófonos o transductores acústicos electromecánicos análogos H04R; fuentes de luz eléctricas en general H05B; circuitos impresos, circuitos híbridos, envolturas o detalles de construcción de aparatos eléctricos, fabricación de conjuntos de componentes eléctricos H05K; empleo de dispositivos semiconductores en circuitos que tienen una aplicación particular, ver la subclase relativa a la aplicación). › H01L 39/00 Dispositivos que utilizan la superconductividad o la hiperconductividad; Procedimientos o aparatos especialmente adaptados a la fabricación o al tratamiento de estos dispositivos o de sus partes constitutivas (dispositivos consistentes en una pluralidad de componentes de estado sólido formados en o sobre un sustrato común H01L 27/00; superconductores caracterizados por la técnica de formación o por la composición de las cerámicas C04B 35/00; conductores, cables o líneas de transmisión superconductores o hiperconductores H01B 12/00; bobinas o arrollamientos superconductores H01F; amplificadores que utilizan la superconductividad H03F 19/00). › Dispositivos de superconductividad permanente.
- H01L39/24 H01L 39/00 […] › Procesos o aparatos especialmente adaptados a la fabricación o el tratamiento de los dispositivos cubiertos por H01L 39/00 de sus partes constitutivas.
PDF original: ES-2537443_T3.pdf
Fragmento de la descripción:
CINTA SUPERCONDUCTORA A ALTA TEMPERATURA
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
1. Campo Técnico
La presente invención se refiere a una cinta superconductora a alta temperatura, y, más particularmente, a una cinta superconductora a alta temperatura, cuyas características de corriente critica se mejoran ya que se usa un sustrato de acero inoxidable, que es ventajoso para el electropulido, y debido al ajuste del índice de composición y la granulometría del cristal del sustrato de acero inoxidable.
2. Descripción de la Técnica Relacionada
El documento JP-H-07689694 desvela una cinta superconductora que comprende un sustrato 1 que está hecho de SUS310s.
El documento EP 1 143 532 Al desvela un elemento superconductor
que comprende una película superconductora a alta temperatura depositada en un sustrato que consiste en un acero inoxidable que comprende C del 0 al 0,20 %, Si del 1,5 al 2,5 %, Mn del 0 al 2,0 %, P del 0 al 0,045 %, S del 0 al 0,030 %, Cr del 18 al 28 %, Ni del 16 al 25 % y N del 0 al 0,11 %.
El documento WO 2010/055651 Al desvela un sustrato laminado de metal para un cable superconductor de óxido.
El documento US 2010/0022396 Al desvela un empalme doble para cables laminados superconductores a alta temperatura. Puede fabricarse un sustrato del cable HTS laminado, por ejemplo, a partir de HASTELLOY, una aleación resistente a la corrosión fabricad por Haynes International, Inc. o una cinta HTS laminada
de rastreo de acero inoxidable de tipo 316L de 25 |im (PN8600) fabricada por American superconductor (DEVENS, MASS).
El documento WO 97/05669 desvela un procedimiento para producir sustrato de itrio y bario a alta temperatura para su uso en guias de onda y lineas de transmisión. Se desvela una capa tampón de plata o plata/niquel que tiene preferiblemente un grosor de al menos 0,002" para proteger los metales base del superconductor que incluyen, por ejemplo, aceros inoxidables, tales como acero inoxidable 302, acero inoxidable 304, acero inoxidable 316 y también incronell 600.
Generalmente, una cinta superconductora a alta temperatura se fabrica depositando una capa superconductora, tal como YBCO, sobre un sustrato de metal flexible. Cuando los componentes metálicos del sustrato de metal se diseminan por la capa superconductora de YBCO a alta temperatura (temperatura de depósito de YBCO) durante el proceso de depósito, la temperatura critica superconductora y la densidad de corriente critica de YBCO tienden a disminuir, de manera que se requiere formar una capa tampón, que sirve como una barrera de difusión, entre la capa conductora de YBCO y el sustrato de metal.
Particularmente, cuando el niquel (Ni), que está contenido en el sustrato de metal en gran cantidad, se disemina en redes cristalinas de YBCO, las características superconductoras de YBCO se deterioran rápidamente, de manera que es necesario impedir que el niquel (Ni) se disemine por la capa superconductora de YBCO usando la capa tampón formada entre el sustrato de metal y la capa superconductora de YBCO.
Generalmente, la capa tampón se forma entre un sustrato de metal y una capa superconductora para separar químicamente la capa superconductora del sustrato de metal. Aquí, la capa tampón está formada por una pluralidad de capas (capa barrera de difusión/capa semilla/plantilla IBAD/capa tampón epitaxial homogénea/capa tampón
con ajuste en red cristalina) que se usan para inducir la orientación biaxial de YBCO.
De forma convencional, una capa barrera de difusión se ha fabricado de alúmina (A1203). Tal capa barrera de difusión hecha de alúmina es problemática porque, aunque la difusión de los componentes de metal de un sustrato de metal por una capa superconductora puede impedirse en cierto grado, la difusión de los componentes de metal por la capa superconductora con granos de cristal no puede impedirse completamente. Adicionalmente, esta capa barrera de difusión es problemática porque, puesto que esta rugosidad superficial no es buena, es necesario hacer una plantilla relativamente gruesa para depositar una capa superconductora de alta calidad sobre un sustrato de metal y, por lo tanto, lleva mucho tiempo fabricar una cinta superconductora.
Hasta la fecha, en la investigación de cintas superconductores finas, se han investigado intensamente las capas tampón para mejorar las características de las cintas superconductores finas. De acuerdo con los resultados de investigación que se han publicado recientemente, tales cintas superconductoras finas que tienen características mejoradas están cerca de poder usarse comúnmente, pero el espesor de una plantilla para fabricar estas cintas superconductoras finas se aproxima a varios micrómetros. Por lo tanto, hay problemas debido a que el coste de fabricación de la plantilla aumenta, y de que la cinta superconductora resultante es gruesa.
Para resolver los problemas anteriores, se ha realizado ampliamente una investigación acerca de sustratos metálicos además de investigar sobre las capas tampón. Es decir, para resolver los problemas de los sustratos de níquel (Ni) convencionales y los sustratos hastelloy (aleación de níquel) usados ampliamente como un sustrato de metal, se han investigado los sustratos de acero inoxidable.
Según los resultados de investigaciones recientes, los sustratos de acero inoxidable son ventajosos en comparación con los sustratos hastelloy convencionales ya que son más económicos que los sustratos hastelloy en una relación 1/10 o menos, y muestran propiedades no magnéticas, y porque se electropulen fácilmente para tener una baja rugosidad superficial, reduciendo de este modo el espesor de una capa tampón (plantilla) necesaria para depositar una capa superconductora de alta calidad sobre un sustrato de metal. Por lo tanto, recientemente, se ha realizado activamente la investigación de sustratos de acero inoxidable (documentos US6541121 B2, EP0312015). Sin embargo, también existen problemas puesto que es difícil realizar el uso común de estos sustratos de acero inoxidable ya que la densidad de corriente critica y las mejoras de la rugosidad superficial se quedan cortas, y porque la rugosidad superficial de una capa protectora de plata (Ag) aplicada sobre una capa superconductora aumenta, de manera que el sustrato de acero inoxidable se daña, deteriorando asi las características de una cinta superconductora.
RESUMEN DE LA INVENCIÓN
Por consiguiente, la presente invención se concibe para resolver los problemas que se han mencionado anteriormente, y un objeto de la presente invención es proporcionar una cinta superconductora a alta temperatura, cuyas características de corriente critica se mejoran debido al uso de un sustrato de acero inoxidable, que se electropule fácilmente, y debido al ajuste del indice de composición y la granulometria del cristal del sustrato de acero inoxidable.
Para realizar el objeto anterior, un aspecto de la presente invención proporciona una cinta superconductora a alta temperatura, que incluye: un sustrato; una capa tampón formada en el sustrato; y una capa superconductora a alta temperatura formada en la capa tampón, en la que el sustrato está fabricado de SUS310s o acero inoxidable que contiene el 0,01-1 % de silicio (Si) y el
1-5 % de molibdeno (Mo) y tiene un tamaño de grano medio del cristal metálico de 12 |fm o inferior, y la capa superconductora a alta temperatura está fabricada de un material superconductor con base de ReBCO (ReBa2Cu307, Re = Nd, Sm, Eu, Gd, Dy, Ho, Y).
Aqui, la capa tampón puede estar fabricada de óxido de itrio (Y203)/magnesia (MgO)/manganato de lantano (LaMn03) o alúmina (A1203) /óxido de itrio (Y203) /magnesia (MgO) /ceria (Ce02).
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
Lo anterior y otros objetos, caracteristicas y ventajas de la presente invención se entenderán más claramente a partir de la siguiente descripción detallada tomada junto con los dibujos adjuntos, en los que:
La figura 1 muestra fotografías de un microscopio electrónico de un sustrato antes y después del electropulido de acuerdo con una realización de la presente invención;
la figura 2 es una fotografía de un microscopio electrónico que muestra la rugosidad superficial del sustrato de acuerdo con una realización de la presente invención;
la figura 3 es un gráfico que muestra los datos sobre las propiedades magnéticas del sustrato de acuerdo con una realización de la presente invención;
la figura 4 es un gráfico que muestra los datos sobre las propiedades físicas de una cinta superconductora a alta temperatura cuando se usó un sustrato de hastelloy convencional y cuando se usó el sustrato de acuerdo con una realización de la presente invención (en... [Seguir leyendo]
Reivindicaciones:
1. Una cinta superconductora a alta temperatura, que comprende: un sustrato; una capa tampón formada en el sustrato; y una capa
superconductora a alta temperatura formada en la capa tampón, en la que el sustrato está fabricado de SUS310s o acero inoxidable que contiene el 0,01-1 % de silicio (Si) y el 1-5 % de molibdeno (Mo) y la capa superconductora a alta temperatura está fabricada de un material superconductor con base de ReBCO (ReBa2Cu307, Re = 10 Nd, Sm, Eu, Gd, Dy, Ho, Y) caracterizada por que el tamaño de grano medio del cristal metálico del sustrato es 12 |fm o inferior.
2. La cinta superconductora a alta temperatura de acuerdo con la reivindicación 1, en la que la capa tampón es una pila fabricada
de óxido de itrio (Y203) y magnesia (MgO) y manganato de lantano
(LaMn03) por la parte superior.
3. La cinta superconductora a alta temperatura de acuerdo con la reivindicación 1, en la que la capa tampón es una pila fabricada
de alúmina (A1203) y óxido de itrio (Y203) y magnesia (MgO) /ceria
(Ce02) por la parte superior.
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