溶膠-凝膠法制備YBa-,2-Cu-,3-O-,7-δ-超導材料的研究.pdf

1、釔鋇銅氧YBa2Cu3O7-δ(YBCO)被認為是最有應用前景的高溫超導材料,自1987年YBCO被發(fā)現(xiàn)以來,人們除了在高溫超導理論方面進行了大量探討以外,在粉體、薄膜、塊材以及涂層等的制備方法方面也進行了大量研究,但由于YBCO成份復雜,具有導電的各向異性,又難以形成大塊單晶,無論是塊材還是薄膜,都要制成特定取向的織構,導致材料制備難度增大、成本過高,難以適應產業(yè)化應用需求。因此探討一種廉價的化學制備方法及其形成機理具有重要的理論意義

2、和實用價值。 本研究以含釔、含鋇、含銅的金屬無機鹽為出發(fā)原料,探討溶膠-凝膠法制備YBCO溶膠-凝膠、粉體,薄膜的可行性及材料的形成機理。研究結果表明： 以Y、Ba、Cu的醋酸鹽為起始原料所制備的溶膠,比采用Y,Ba,Cu的氯化鹽,硝酸鹽為起始原料所制備的溶膠具有更好的溶解特性和成膜特性。對于釔、鋇、銅的醋酸鹽,分別以二乙烯三胺、乳酸以及丙烯酸等作為絡合劑,形成3種溶液,這三種溶液之間具有良好的相容性,將這3種溶液按照一

3、定比例混合就會得到透明清亮、性能穩(wěn)定的YBCO溶膠,將該溶膠在70℃下保溫可使其凝膠化,進一步將該凝膠加熱到500℃快速熱分解,850℃氧氣氛下燒結3小時后,再在500℃通氧氣退火6小時,即可獲得具有超導特性、粒徑為0.5-1μm的超導粉體。采用通常的粉末冶金方法,即將該粉體冷壓成塊,高溫燒結就可獲得具有超導特性YBCO塊體材料。 上述溶膠在YBCO粉體制備方面展示了良好的性能,但在薄膜制備過程中由于易殘留BaCO3,影響了薄膜

4、的超導特性,已有的研究采用三氟乙酸鹽法來避免這一現(xiàn)象,但由于三氟乙酸鹽法在熱處理過程中產生大量HF氣體導致薄膜熱處理周期過長,薄膜表面質量差,污染環(huán)境的等問題。針對這一問題,該研究開發(fā)了一種低氟的溶膠.凝膠法,即以醋酸釔、醋酸鋇、醋酸銅為出發(fā)原料,在含鋇溶液制備過程中添加適量的三氟醋酸,能有效抑制BaCO3的形成。和三氟乙酸鹽法比較,該方法大幅減小了溶液中的氟含量,從而大幅縮短了薄膜的熱處理時間,特別是該方法獲得YBCO薄膜的表面質量大