一種超導(dǎo)材料的接合方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種接合方法，且特別是涉及一種超導(dǎo)材料的接合方法。
【背景技術(shù)】
[0002]超導(dǎo)材料，是指具有在一定的低溫條件下呈現(xiàn)出電阻等于零以及排斥磁力線的性質(zhì)的材料?，F(xiàn)已發(fā)現(xiàn)有28種元素和幾千種合金和化合物可以成為超導(dǎo)體。
[0003]技術(shù)原理零電阻
超導(dǎo)材料處于超導(dǎo)態(tài)時電阻為零，能夠無損耗地傳輸電能。如果用磁場在超導(dǎo)環(huán)中引發(fā)感生電流，這一電流可以毫不衰減地維持下去。這種“持續(xù)電流”已多次在實(shí)驗(yàn)中觀察到。
[0004]抗磁性
超導(dǎo)材料處于超導(dǎo)態(tài)時，只要外加磁場不超過一定值，磁力線不能透入，超導(dǎo)材料內(nèi)的磁場恒為零。
[0005]臨界溫度
外磁場為零時超導(dǎo)材料由正常態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槌瑢?dǎo)態(tài)(或相反)的溫度，以Tc表示。Tc值因材料不同而異。已測得超導(dǎo)材料的最低Tc是鶴，為0.012K。到1987年，臨界溫度最高值已提聞到100K左右。
[0006]臨界磁場
使超導(dǎo)材料的超導(dǎo)態(tài)破壞而轉(zhuǎn)變到正常態(tài)所需的磁場強(qiáng)度，以He表示。He與溫度T的關(guān)系為Hc=H0[l-(T/Tc)2]，式中H0為0K時的臨界磁場。
[0007]臨界電流和臨界電流密度
超導(dǎo)體的臨界溫度Tc與其同位素質(zhì)量Μ有關(guān)。Μ越大，Tc越低，這稱為同位素效應(yīng)。例如，原子量為199.55的萊同位素，它的Tc是4.18開,而原子量為203.4的萊同位素，Tc為4.146開。
[0008]通過超導(dǎo)材料的電流達(dá)到一定數(shù)值時也會使超導(dǎo)態(tài)破壞而轉(zhuǎn)變?yōu)檎B(tài)，以Ic表示。Ic 一般隨溫度和外磁場的增加而減少。單位截面積所承載的Ic稱為臨界電流密度，以Jc表示。
[0009]超導(dǎo)材料的這些參量限定了應(yīng)用材料的條件，因而尋找高參量的新型超導(dǎo)材料成了人們研究的重要課題。以Tc為例，從1911年荷蘭物理學(xué)家H.開默林一昂內(nèi)斯發(fā)現(xiàn)超導(dǎo)電性(Hg，Tc=4.2K)起，直到1986年以前，人們發(fā)現(xiàn)的最高的Tc才達(dá)到23.2K(Nb3Ge,1973)。1986年瑞士物理學(xué)家Κ.A.米勒和聯(lián)邦德國物理學(xué)家J.G.貝德諾爾茨發(fā)現(xiàn)了氧化物陶瓷材料的超導(dǎo)電性，從而將Tc提高到35K。之后僅一年時間，新材料的Tc已提高到100K左右。這種突破為超導(dǎo)材料的應(yīng)用開辟了廣闊的前景，米勒和貝德諾爾茨也因此榮獲1987年諾貝爾物理學(xué)獎金。
[0010]結(jié)合方式是指兩個超導(dǎo)材料鏈接在一起的方式。
[0011]依照目前工業(yè)的技術(shù)，對于超導(dǎo)材料的接合是通過銅金屬作為輔助接合材料。然而，此種接合方式最多僅能制作最長距離為五百公尺的憶鋇銅氧(YBCO)高溫超導(dǎo)導(dǎo)線。若再延伸超導(dǎo)導(dǎo)線的長度，將使得超導(dǎo)產(chǎn)品于長時間應(yīng)用時的性能受到影響。這主要是因?yàn)?，雖用來接合超導(dǎo)材料的銅金屬電阻值不高，但終究還是有一定的電阻值。因此在長時間運(yùn)作時難免會產(chǎn)生熱，造成能量消耗，甚至導(dǎo)致超導(dǎo)線材失去超導(dǎo)性，因而影響整體超導(dǎo)傳輸線的品質(zhì)。
[0012]另外，高溫超導(dǎo)材料幾乎是氧化物陶瓷材料的復(fù)雜結(jié)構(gòu)。傳統(tǒng)陶瓷材料之間的粘結(jié)可通過助銘劑來降低陶瓷粘著溫度(比燒結(jié)溫度低)。然而，陶瓷雖然能夠粘結(jié)在一起，但因界面結(jié)構(gòu)己被改變而無法與原材料相同。因此在粘結(jié)界面一定還是存在有較大的阻值。
[0013]申請?zhí)枮?201210181157.X的發(fā)明公開了一種超導(dǎo)材料的接合方法，其包括提供微波腔室，其中所述微波腔室中具有第一吸熱板以及相對于第一吸熱板的第二吸熱板。將第一超導(dǎo)材料以及第二超導(dǎo)材料置于微波腔室中的第一吸熱板以及第二吸熱板之間，其中第一超導(dǎo)材料與第二超導(dǎo)材料之間具有重疊區(qū)域，且對第一吸熱板以及第二吸熱板施于一壓力。在微波腔室中施予微波能量，其中第一吸熱板以及第二吸熱板將微波能量轉(zhuǎn)換成熱能，以使第一超導(dǎo)材料與第二超導(dǎo)材料于重疊區(qū)域接合在一起。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014]本發(fā)明的目的在于提供一種超導(dǎo)材料的接合方法，其可以解決傳統(tǒng)接合方法中利用其它融接材料所造成的接合電阻及其所衍生的問題。
[0015]為達(dá)上述目的，本發(fā)明提出一種超導(dǎo)材料的接合方法，其包括提供微波腔室，其中所述微波腔室中具有第一吸熱板以及相對于第一吸熱板的第二吸熱板。將第一超導(dǎo)材料以及第二超導(dǎo)材料置于微波腔室中的第一吸熱板以及第二吸熱板之間，其中第一超導(dǎo)材料與第二超導(dǎo)材料之間具有重疊區(qū)域，且對第一吸熱板以及第二吸熱板施于一壓力。在微波腔室中施予微波能量，其中第一吸熱板以及第二吸熱板將微波能量轉(zhuǎn)換成熱能，以使第一超導(dǎo)材料與第二超導(dǎo)材料于重疊區(qū)域接合在一起。
[0016]基于上述，本發(fā)明通過微波加熱的方式將超導(dǎo)材料接合在一起。由于本發(fā)明的接合方法并未使用任何材料作為超導(dǎo)材料接合時之界面接合材料，因此不會有傳統(tǒng)接合方法中利用其它融接材料所造成的界面或接合電阻及其所衍生的問題。
[0017]為讓本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉實(shí)施例，并配合所附附圖作詳細(xì)說明如下。
【附圖說明】
[0018]圖1是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的超導(dǎo)材料的接合方法的示意圖。
[0019]圖2是根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的超導(dǎo)材料的接合方法的示意圖。
[0020]圖3是圖1中的第一超導(dǎo)材料以及第二超導(dǎo)材料的接合示意圖。
[0021]圖4是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的超導(dǎo)材料于接合之后的電阻與溫度的關(guān)系圖。
[0022]圖5是根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的超導(dǎo)材料于接合之后的電阻與溫度的關(guān)系圖。
[0023]主要元件符號說明 100:微波產(chǎn)生器 102:導(dǎo)波管裝置 200:微波腔室 200a:上部結(jié)構(gòu) 200b:下部結(jié)構(gòu) 202:石英板 204:0形環(huán) 206:螺絲 207:溫度感測器 210:第一吸熱板 212:第一基板 214:第一超導(dǎo)材料 220:第二吸熱板 222:第二基板 224:第二超導(dǎo)材料 250:氣體通入裝置 252:氧氣 R:重疊區(qū)域 1:長度。
[0024]
【具體實(shí)施方式】
下面，對涉及本發(fā)明的實(shí)施方式中的新型地板材料進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0025]圖1是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的超導(dǎo)材料的接合方法的示意圖。請參照圖1，首先提供微波腔室200。
[0026]另外，微波腔室200通過導(dǎo)波管裝置102而與微波產(chǎn)生器100連接。
[0027]微波產(chǎn)生器100可以產(chǎn)生不同程度的微波能量，且所產(chǎn)生的微波能量通過導(dǎo)波管裝置102進(jìn)入微波腔室200中可于微波腔室200中產(chǎn)生共振及聚焦效應(yīng)。
[0028]在本實(shí)施例中，微波腔室200是由上部結(jié)構(gòu)200a以及下部結(jié)構(gòu)200b所構(gòu)成的密閉空間。另外，微波腔室200中設(shè)置有第一吸熱板210以及第二吸熱板220。
[0029]第一吸熱板210以及第二吸熱板220為可吸收微波能量并且快速將微波能量轉(zhuǎn)換成熱能的板材。例如，第一吸熱板210以及第二吸熱板220可包括碳化硅(SiC)、石墨、活性炭或是其它對微波能量吸收良好的材料。另外，微波腔室200還可進(jìn)一步包括。
[0030]形環(huán)204、石英板202，螺絲206，溫度感測器207等等其他組件。本發(fā)明不限制微波腔室200的架構(gòu)以及組成構(gòu)件。
[0031]使用上述微波腔室200來進(jìn)行超導(dǎo)材料的接合如下所述。首先，將第一超導(dǎo)材料214以及第二超導(dǎo)材料224夾于微波腔室200中的第一吸熱板210以及第二吸熱板220之間。根據(jù)本實(shí)施例，第一超導(dǎo)材料214以及第二超導(dǎo)材料224是相同的超導(dǎo)材料。
[0032]然而，本發(fā)明不以此為限，在其他的實(shí)施例中，第一超導(dǎo)材料214以及第二超導(dǎo)材料224也可以是不相同的超導(dǎo)材料。
[0033]在此，第一超導(dǎo)材料214以及第二超導(dǎo)材料224各自包括憶鋇銅氧化合物(YBa2Cu307 — s，YBC0)、經(jīng)摻雜的憶鋇銅氧化合物(YBa2Cu3}M} 07。
[0034]或是Π — }N}Ba2Cu307 — s )其中 b 高 0} 1，Μ 高 Zn, Li, Ni 或 Zr, N 高 Ca,Zr, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb 或 Lu、鋇} e ?丐銅氧化合物(BizSrzCazCu301o, BSCCO)，館鋇鈣銅氧化合物
(TlzBazCazCu301o, TBCC0)、或是汞館鋇鈣銅氧化合物((HglzT13Ba3oCa3oCu4501z7,HBCC0)等超導(dǎo)材料。