超導(dǎo)線材的制作方法
【專利摘要】一種超導(dǎo)線材，包括一超導(dǎo)層和一碳納米管結(jié)構(gòu)層，該超導(dǎo)線材的橫截面為所述碳納米管結(jié)構(gòu)層與超導(dǎo)層相交錯(cuò)排列，并且，該超導(dǎo)線材在軸向上每一處沿著徑向方向的橫截面的面積大小均相等。
【專利說(shuō)明】超導(dǎo)線材
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種超導(dǎo)線材，尤其涉及一種基于碳納米管的超導(dǎo)線材。
【背景技術(shù)】
[0002]超導(dǎo)線材是指在足夠低的溫度和足夠弱的磁場(chǎng)下，其電阻為零的物質(zhì)，零電阻和抗磁性是超導(dǎo)線材的兩個(gè)重要特性。由于超導(dǎo)線材在超導(dǎo)狀態(tài)下具有零電阻和完全的抗磁性，只需消耗極少的電能，就可以獲得10萬(wàn)高斯以上的穩(wěn)態(tài)強(qiáng)磁場(chǎng)，因此，超導(dǎo)線材在發(fā)電、輸電及儲(chǔ)能等方面有廣泛的應(yīng)用。
[0003]增大超導(dǎo)線材的長(zhǎng)度將大大提高超導(dǎo)線材的柔韌性、電性能和機(jī)械性能，但是由于超導(dǎo)層本身較脆，難以制作機(jī)械強(qiáng)度較高且長(zhǎng)度較長(zhǎng)的超導(dǎo)線材。請(qǐng)參見2005年5月4日公開的中國(guó)大陸專利第CN1200435C號(hào)提出將很細(xì)的超導(dǎo)前驅(qū)粉溶于有機(jī)溶劑中制成涂料，然后覆蓋在銀或銀合金等基底線(或帶)上；經(jīng)過(guò)低溫和高溫?zé)Y(jié)后得到一根超導(dǎo)線材，也可以再進(jìn)行軋制，得到一根具有所需大小的超導(dǎo)線材。所述中國(guó)大陸專利第CN1200435C號(hào)所獲得的超導(dǎo)線材為一超導(dǎo)層包覆銀線的線狀物。但是，利用上述方法所制備的超導(dǎo)線材具有較差的機(jī)械性能。其原因?yàn)?(1)所述有機(jī)溶劑在后續(xù)處理中可能去除的不徹底，導(dǎo)致所獲得的超導(dǎo)線材中易形成微孔，因此所述超導(dǎo)線材的機(jī)械性能較差；(2)為了得到一根具有所需大小的超導(dǎo)線材，需對(duì)經(jīng)過(guò)低溫和高溫?zé)Y(jié)后的超導(dǎo)線材再進(jìn)行軋制，但是，由于基底的材料為銀或銀合金等，強(qiáng)度不高，在軋制過(guò)程中超導(dǎo)線材的連續(xù)性容易被破壞，從而破壞整個(gè)超導(dǎo)線材的機(jī)械性能。總之，所述超導(dǎo)線材具有較差的機(jī)械性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]有鑒于此，確有必要提供一種具有良好的機(jī)械性能的超導(dǎo)線材。
[0005]一種超導(dǎo)線材，包括一超導(dǎo)層和一碳納米管結(jié)構(gòu)層，該超導(dǎo)線材的橫截面為所述碳納米管結(jié)構(gòu)層與超導(dǎo)層相交錯(cuò)排列，相鄰的碳納米管結(jié)構(gòu)層與超導(dǎo)層相互接觸，且所述碳納米管結(jié)構(gòu)層與超導(dǎo)層均呈螺旋狀。
[0006]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明將碳納米管層與超導(dǎo)層復(fù)合形成的超導(dǎo)線材具有良好的機(jī)械性能。具體地，碳納米管層與超導(dǎo)層相交錯(cuò)卷曲在一起，增加了所述超導(dǎo)線材的機(jī)械性能；而且，碳納米管層是由多個(gè)通過(guò)范德華力首尾相連的碳納米管組成，碳納米管層為一自支撐結(jié)構(gòu)，進(jìn)而也提高了超導(dǎo)線材的機(jī)械性能。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0007]圖1為本發(fā)明具體實(shí)施例一提供的超導(dǎo)線材的制備方法的工藝流程圖。
[0008]圖2為本發(fā)明具體實(shí)施例一提供的超導(dǎo)線材的制備方法所采用的碳納米管拉膜的掃描電鏡照片。
[0009]圖3為本發(fā)明具體實(shí)施例一提供的超導(dǎo)線材的制備方法所采用的碳納米管絮化膜的掃描電鏡照片。[0010]圖4為本發(fā)明具體實(shí)施例一提供的超導(dǎo)線材的制備方法所采用的碳納米管碾壓膜的掃描電鏡照片。
[0011]圖5為本發(fā)明具體實(shí)施例一提供的超導(dǎo)線材的制備方法中卷曲碳納米管超導(dǎo)前驅(qū)體復(fù)合層的示意圖。
[0012]圖6為本發(fā)明具體實(shí)施例一提供的超導(dǎo)線材的制備方法中卷曲碳納米管超導(dǎo)前驅(qū)體復(fù)合層的另一種示意圖。
[0013]圖7為本發(fā)明具體實(shí)施例一提供的超導(dǎo)線材的制備方法所制備的含有碳納米管的超導(dǎo)線材的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖8為圖7的爆炸圖。
[0015]圖9為本發(fā)明具體實(shí)施例一提供的超導(dǎo)線材的制備方法所制備的含有碳納米管的超導(dǎo)線材的另一種結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖10為本發(fā)明具體實(shí)施例一提供的超導(dǎo)線材的制備方法所制備的不含碳納米管的超導(dǎo)線材的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖11為本發(fā)明具體實(shí)施例二提供的超導(dǎo)線材的制備方法的工藝流程圖。
[0018]主要元件符號(hào)說(shuō)明
【權(quán)利要求】
1.一種超導(dǎo)線材，包括一超導(dǎo)層和一碳納米管結(jié)構(gòu)層，該超導(dǎo)線材的橫截面為所述碳納米管結(jié)構(gòu)層與超導(dǎo)層相交錯(cuò)排列，相鄰的碳納米管結(jié)構(gòu)層與超導(dǎo)層相互接觸，且所述碳納米管結(jié)構(gòu)層與超導(dǎo)層均呈螺旋狀。
2.如權(quán)利要求1所述的超導(dǎo)線材，其特征在于，將所述橫截面的中心定義為內(nèi)，將該橫截面最外層的碳納米管結(jié)構(gòu)層的表面定義為外，所述碳納米管結(jié)構(gòu)層沿著由內(nèi)至外的方向螺旋排列。
3.如權(quán)利要求2所述的超導(dǎo)線材，其特征在于，相鄰的碳納米管層結(jié)構(gòu)之間具有間隙，該間隙的大小與所述超導(dǎo)層的厚度相等。
4.如權(quán)利要求3所述的超導(dǎo)線材，其特征在于，所述螺旋排列的碳納米管結(jié)構(gòu)層中，相鄰碳納米管結(jié)構(gòu)層之間的間隙被超導(dǎo)層填充。
5.如權(quán)利要求4所述的超導(dǎo)線材，其特征在于，所述超導(dǎo)層沿著由內(nèi)至外的方向螺旋排列。
6.如權(quán)利要求5所述的超導(dǎo)線材，其特征在于，所述螺旋排列的超導(dǎo)層中，相鄰的超導(dǎo)層之間具有間隙，該間隙被碳納米管結(jié)構(gòu)層填充。
7.如權(quán)利要求6所述的超導(dǎo)線材，其特征在于，所述相鄰的超導(dǎo)層之間的間隙的大小與所述碳納米管結(jié)構(gòu)層的厚度相等。
8.如權(quán)利要求1所述的超導(dǎo)線材，其特征在于，所述超導(dǎo)線材在軸向上每一處沿著徑向方向的橫截面的面積大小均相等。
9.如權(quán)利要求1所述的超導(dǎo)線材，其特征在于，所述超導(dǎo)線材除了兩端以外的表面為碳納米管結(jié)構(gòu)層。
10.如權(quán)利要求9所述的超導(dǎo)線材，其特征在于，將所述橫截面的中心定義為內(nèi)，將該橫截面最外層的碳納米管結(jié)構(gòu)層的表面定義為外，沿著由外至內(nèi)的方向，第一層為碳納米管結(jié)構(gòu)層，第二層為超導(dǎo)層，第三層為碳納米管結(jié)構(gòu)層，第四層為超導(dǎo)層，碳納米管結(jié)構(gòu)層與超導(dǎo)層相交錯(cuò)地設(shè)置。
11.如權(quán)利要求1所述的超導(dǎo)線材，其特征在于，所述超導(dǎo)線材除了兩端以外的表面為超導(dǎo)層。
12.如權(quán)利要求11所述的超導(dǎo)線材，其特征在于，將所述橫截面的中心定義為內(nèi)，將該橫截面最外層的超導(dǎo)層的表面定義為外，沿著由外至內(nèi)的方向，第一層為超導(dǎo)層，第二層為碳納米管結(jié)構(gòu)層，第三層為超導(dǎo)層，第四層為碳納米管結(jié)構(gòu)層，碳納米管結(jié)構(gòu)層與超導(dǎo)層相交錯(cuò)地設(shè)置。
13.如權(quán)利要求1所述的超導(dǎo)線材，其特征在于，所述碳納米管結(jié)構(gòu)層為一純的碳納米管層。
14.如權(quán)利要求1所述的超導(dǎo)線材，其特征在于，所述碳納米管結(jié)構(gòu)層包括一碳納米管層和一超導(dǎo)體，該碳納米管層包括多個(gè)碳納米管，該多個(gè)碳納米管之間具有間隙，該間隙被所述超導(dǎo)體填充。
15.如權(quán)利要求14所述的超導(dǎo)線材，其特征在于，填充在碳納米管之間的間隙中的超導(dǎo)體與所述超導(dǎo)層是一體的。
16.如權(quán)利要求14所述的超導(dǎo)線材，其特征在于，所述超導(dǎo)層以及超導(dǎo)體的材料為B1-Sr-Ca-Cu-O 超導(dǎo)體、La-Ba-Cu-O 超導(dǎo)體、Y-Ba-Cu-O 超導(dǎo)體、T1-Ba-Ca-Cu-O 超導(dǎo)體、Cu-O超導(dǎo)體或Au-1n超導(dǎo)體。
17.如權(quán)利要求14所述的超導(dǎo)線材，其特征在于，所述多個(gè)碳納米管通過(guò)范德華力首尾相連，且沿超導(dǎo)線材的軸向方向定向排列。
18.—種超導(dǎo)線材，包括一超導(dǎo)層，將該超導(dǎo)線材沿縱向方向的橫截面的中心定義為內(nèi)，將該橫截面的最外表面定義為外，所述超導(dǎo)層沿著由內(nèi)至外的方向螺旋排列。
19.如權(quán)利要求18所述的超導(dǎo)線材，其特征在于，相鄰超導(dǎo)層之間具有間隙。
20.如權(quán)利要求19所述的超導(dǎo)線材，其特征在于，所述間隙的大小為0.5納米至10微米。
21.如權(quán)利要求18所述的超導(dǎo)線材，其特征在于，所述超導(dǎo)層的厚度為0.1微米至I厘米。
22.如權(quán)利要求18所述的超導(dǎo)線材，其特征在于，所述超導(dǎo)線材在軸向上每一處沿著徑向方向的橫截面的面 積大小均相等。
【文檔編號(hào)】H01B12/02GK103474168SQ201210185728
【公開日】2013年12月25日 申請(qǐng)日期:2012年6月7日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月7日
【發(fā)明者】林曉陽(yáng), 姜開利, 范守善 申請(qǐng)人:清華大學(xué), 鴻富錦精密工業(yè)（深圳）有限公司