脉冲磁场处理对碳纳米管掺杂MgB2线材临界电流密度的影响

对碳纳米管(CNT)掺杂MgB₂超导体磁场处理后的行为进行了研究. 结果表明，CNT掺杂MgB₂超导体经5T脉冲磁场处理后临界电流密度J_c(H)在低磁场下提高了2—3倍，高场下提高一个数量级以上，扫描电镜结果显示CNT沿着处理磁场方向规则排列并且成为MgB₂基体的形核中心和高效的磁通钉扎中心. 关键词： 2')" href="#">MgB₂ 碳纳米管 脉冲磁场处理     

MgB2超导体含碳掺杂研究进展

MgB2超导体具有临界转变温度39 K、原材料廉价及制备工艺简单等优点,被认为是MRI中已用超导体最好的替代者.但是临界电流密度(Jc)随外加磁场增大下降较快的这一问题极大的阻碍了其实际中的应用.实验结果表明:采取掺杂的方法来提高MgB2的超导电性尤其是高场下Jc值是一条有效的途径,本文概述了用单质碳和含碳化合物对MgB2超导体进行掺杂从而提高其超导特性的最新研究工作,具体介绍了掺杂物颗粒大小、掺杂量以及烧结温度等参数对MgB2超导电性的影响.研究表明:在碳单质掺杂中纳米级碳颗粒和碳纳米管具有比较好的掺杂性能,可以大幅度提高高场下的Jc值;在含碳化合物中,用纳米级SiC进行掺杂不仅可以大幅度提高高场下的Jc值,而且相比碳单质有更高的Tc值.根据目前的研究结果,最后本文对MgB2超导体掺杂研究的未来发展趋势进行了展望.     

Bi2Sr2CaCu2O8掺杂MgB2的磁通钉扎特性

为了研究超导材料中高温超导相颗粒的钉扎行为,在Ar气保护条件下,采用固相反应法制备了质量百分比为0,3,5和10%Bi2Sr2CaCu2O8含量的MgB2块状样品.用X射线衍射和扫描电子显微镜对样品进行了显微结构分析;用物理性能综合测试系统振动样品磁强计(最大磁场9T)测量了所有样品在不同磁场下的直流M(T)曲线,并测量了不同温度下的准静态磁化曲线,通过Bean临界态模型分析出Jc(H)曲线.随着掺杂量的增大掺杂后Tc基本不变,转变宽度略为增大;相比于未掺杂样品,掺杂量为3 wt%样品抗磁信号和临界电流密度有较大提高.显微结构分析结果表明,部分Bi2Sr2CaCu2O8分解为Cu2O和其它杂相,有部分Bi2Sr2CaCu2O8颗粒保留在样品内部,成为有效的钉扎中心.最后本文对超导体中的高温超导相颗粒的钉扎行为进行了分析.     

金属Ag掺杂MgB_2超导体的低温活化烧结

较之高温制备,低温活化烧结技术可有效避免MgB2超导块体制备中的一些问题,如Mg易挥发、高温MgB2晶粒长大、结晶度高等问题.为进一步提高超导块体的载流能力,J Shimoyama等采用金属Ag掺杂并在550℃烧结72h后获得了高性能的MgB2超导体,使得金属Ag成为低温活化烧结的有效组元.然而,对金属Ag低温活化烧结MgB2超导块体的成相机理尚缺乏系统的分析和理解.本文系统研究了金属Ag掺杂MgB2超导块体的成相动力学过程,发展了金属Ag掺杂低温活化快速制备技术,结合液相活化烧结理论阐述了金属Ag掺杂MgB2块体的低温活化烧结机理.     

掺杂对二硼化镁超导体上临界磁场的影响

采用二带Ginzburg-Landau(GL)理论模型,考虑到能带有效质量的各向异性,讨论了MgB2超导体的上临界磁场对角度、温度和相干长度的依赖关系.结果表明,替代杂质越多,上临界磁场越强,这与实验结果符合.     

掺杂物对MgB_2超导电性能影响的研究进展

总结了不同掺杂物对MgB2超导电性能影响的研究现状,具体介绍了不同粒度、不同类型的掺杂物对MgB2超导电性的影响。目前的研究结果表明:所有掺杂都降低了MgB2的临界转变温度,而除Cu外的大部分掺杂物都可改善MgB2的不可逆磁场Hirr,提高其临界电流密度Jc;在所有掺杂物中,纳米级S iC掺杂对MgB2的超导电性能改进最大。基于目前的研究现状和结果,最后文中对MgB2超导材料的应用前景进行了展望。     

纳米Pr6O11粉末掺杂MgB2超导电性研究

本文采用固相反应法制备了一系列纳米Pr6O11掺杂的MgB2超导块材,掺杂量分别为0,1,3,5,10wt.%.X射线衍射结果表明:随着Pr6O11掺杂量的增加,MgB2的晶格常数也逐渐增大,也就是说Pr原子部分替代了MgB2晶格中的Mg原子.磁测量结果显示,Pr6O11的掺杂对MgB2的超导转变温度(Tc)有很小的抑制.在低含量Pr6O11掺杂(1wt.%)时,MgB2的临界电流密度(Jc)和不可逆场(Hirr)均有明显的提高,但进一步提高Pr6O11的掺杂量时,会损害MgB2在高场下的性能.文中同时也讨论了Pr6O11掺杂影响MgB2的Tc和Jc性能的机理.     

纳米ZrO2掺杂对烧结DyBaCuO块材微观结构及其超导电性的影响

研究了纳米ZrO2掺杂及其掺杂浓度对烧结DyBa2Cu3Oy超导体的转变温度Tc和临界电流Ic在零磁场和磁场中的行为,在磁场中发现掺杂样品的临界电流密度明显高于纯DyBaCuO样品.这种磁场行为可能与掺杂样品粒子分布更加均匀,富纳米粒子区明显增加,从而形成有效钉扎中心有关.     

MgB2超导体的各向异性

采用两带Ginzburg-Landau(GL)理论模型,考虑到两能带有效质量的各向异性,我们讨论了各向异性超导体MgB:的上临界磁场各向异性比以及有效相干长度对角度、温度的依赖关系.     

纳米C和SiC掺杂对MgB2带材超导性能的影响

采用X射线衍射仪,扫描电镜,超导量子干涉仪等仪器对纳米C和SiC掺杂的MgB2带材进行了表征,并采用标准四引线法对样品的临界电流进行了测试. 实验表明,C和SiC掺杂在提高MgB2带材高场下的临界电流密度方面具有显著效果. 在温度为4.2 K、磁场大于9 T条件下,C和SiC掺杂样品的临界电流密度与未掺杂样品相比均提高一个数量级以上. 掺杂样品高磁场下良好的临界电流性能主要归因于C对B的替代所产生的晶格畸变、位错等缺陷和局部成分变化而导致的有效晶内钉扎作用. 实验结果表明,SiC掺杂的MgB2带材之所以具有非常好的高场电流特性,和C掺杂的样品一样, C对B的替代起到十分关键的作用.