Ic大于1000A/cm的高Jc REBCO掺杂厚膜的微结构与超导物性之间的关系

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51372150
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    80.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0209.无机非金属类高温超导与磁性材料
  • 结题年份:
    2017
  • 批准年份:
    2013
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2014-01-01 至2017-12-31

项目摘要

YBCO high temperature superconductor tapes have wide applications in electrical power transportation, medical clinical devices and maglev transportation, etc. One of the requirements for practical applications of HTS films is the high value of the critical current density. The main bottleneck for YBCO tape application is the property/price ratio. For this purpose, how to fabricate YBCO tapes with over 1000A Ic along 1cm width is one of the most significant topics in this field. We can not increase the critical current Ic by simply increasing the thickness of the superconducting films because of the thickness dependence of the epitaxial superconducting films. This project figures on repressing the thickness dependence through inducing the nano-scale defects during the fabrication of superconducting films. Furthermore the size of artifical pining defects correspond to the superconducting coherence length, and so can act as effective artificial flux pinning centers which enhance the superconducting performance under magnetic field. So this project has theoretical guiding value on the fabrication of the practical REBCO superdoncuting tape with high performance. We fabricate the MgO thin film with biaxial texturing by ion beam assisted deposition (IBAD) and then deposite the superconducting films with different thickness by plused laser deposition( PLD). We study the doped with different rare earth and nano-particles and multilayers structure, reveal the thickness dependence of REBCO films, illustrate the related transport mechanism through studying the superconducting physical properties and analyzing the microstructure. Through the above studies, it is anticipated that the performance of the superconducting films will be graetly improved and can develop fabrication processes for REBCO tapes with high critical current density and over 1000A/cm performance.
YBCO第二代高温超导带材在电力、医学和交通等领域具有广泛的应用前景。应用的主要瓶颈是如何大幅提高性价比,研制Ic达到1000A/cm(77K,自场)以上的YBCO带材是该领域目前关键科学问题之一。由于外延生长超导薄膜时存在厚度效应,所以无法通过简单增加膜厚的方法来增加Ic。本项目通过在薄膜制备过程中人工引入纳米颗粒抑制厚度效应。此外,以人工方式引入的纳米缺陷态因其尺寸与超导相干长度相当,还可作为有效的磁通钉扎中心来提高外场下的超导性能。该项目对高性能实用型REBCO超导带材制备具有理论指导意义。本项目采用IBAD方法在金属基底上制备双轴织构MgO薄膜,采用PLD方法制备不同厚度超导膜。通过不同稀土元素掺杂和第二相纳米颗粒复合掺杂以及多层膜结构,揭示REBCO薄膜厚度效应,通过超导物性研究与微结构分析阐明与之相关联的输运机理。通过抑制厚度效应大大提高载流能力,实现>1000A/cm的目标。

结项摘要

以(REBa2Cu3O7-x)(Re=Y,或 Gd, Sm等稀土元素,简称为REBCO)为基础的第二代高温超导带材具有电流密度高、交流损耗小和机械强度高等优点,从而拥有广阔的应用前景。目前已经突破带材制备技术,可以批量生产。但是,仍有一些问题急需解决,比如制备厚REBCO薄膜,理解材料科学设计钉扎中心。.为此,本项目开展了以下几个方面的研究:1)IBAD-MgO基底上单一CeO2隔离层的制备研究;2)稀土元素替代和掺杂对REBCO超导薄膜的影响;3)REBCO超导薄膜厚膜研制和厚度效应研究;4)第二相掺杂对REBCO超导薄膜的影响;5)REBCO/CeO2/REBCO和REBCO/STO/REBCO多层膜制备研究。.通过本项目的研究,取得了以下主要研究成果:(1)在IBAD-MgO基底上制备出高质量的单一CeO2隔离层,面内织构仅为2.7°。(2)确定了特色的超导薄膜的成分为Y0.5Gd0.5Ba2Cu3O7-x(YGBCO)。(3)研制出沉积温度(400-800 ℃)、氧分压(5-200 mTorr)和厚度(10-160 nm)范围都很宽的STO夹层制备工艺,YGBCO/STO/ YGBCO多层膜具有良好的C取向和光滑表面,适合于超导厚膜制备。(4)发现5% BHO掺杂YGBCO超导薄膜具有优良的磁场下性能。(5)提出种子层技术和分层制备技术,抑制了超导层的厚度效应,制备出3.5微米厚的YGBCO薄膜,在77 K、自场条件下临界电流达到1075 A/cm。(6) 通过种子层技术提高了5% BHO掺杂YGBCO超导薄膜的临界电流密度,临界电流密度从2.5 MA/cm2 提高到了4 MA/cm2。本项目阐明了厚度效应、钉扎类型和钉扎效果,为进一步提高超导薄膜的载流能力提供科学依据。

项目成果

期刊论文数量(11)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(4)
Dependence of Microstructure and J (c) of YBCO Films on CeO2 Cap Layers Deposited by Multi-plume PLD
YBCO 薄膜的微观结构和 J (c) 对多羽 PLD 沉积的 CeO2 盖层的依赖性
  • DOI:
    10.1007/s10948-016-3548-5
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    Journal of Superconductivity and Novel Magnetism
  • 影响因子:
    1.8
  • 作者:
    Wu X.;Liu L. F.;Yao Y. J.;Wang M. L.;Wang B. B.;Li Y. J.
  • 通讯作者:
    Li Y. J.
Effect of target density on the growth and properties of YGBCO thin films deposited by pulsed laser deposition
靶密度对脉冲激光沉积YGBCO薄膜生长和性能的影响
  • DOI:
    10.1016/j.apsusc.2016.03.151
  • 发表时间:
    2016-12-01
  • 期刊:
    APPLIED SURFACE SCIENCE
  • 影响因子:
    6.7
  • 作者:
    Liu, Linfei;Li, Yiejie;Wang, Binbin
  • 通讯作者:
    Wang, Binbin
Fabrication of YGBCO/STO/YGBCO Trilayer Structure on IBAD-MgO Tape and In-Field Superconducting Property
IBAD-MgO带上YGBCO/STO/YGBCO三层结构的制备及现场超导性能
  • DOI:
    10.1109/tasc.2016.2646485
  • 发表时间:
    2017-06
  • 期刊:
    IEEE TRANSACTIONS ON APPLIED SUPERCONDUCTIVITY
  • 影响因子:
    1.8
  • 作者:
    Yao Yanjie;Liu Linfei;Wu Xiang;Wang Binbin;Li Yijie
  • 通讯作者:
    Li Yijie
Surface morphology and facets evolution of CeO2 nanoarray superstructures fabricated by pulsed laser deposition
脉冲激光沉积制备的 CeO2 纳米阵列超结构的表面形貌和晶面演化
  • DOI:
    10.1016/j.scriptamat.2016.06.039
  • 发表时间:
    2016-11
  • 期刊:
    Scripta Materialia
  • 影响因子:
    6
  • 作者:
    Wang BinBin;Liu LinFei;Wu Xiang;Li Qiang;Yao YanJie;Lu SaiDan;Li YiJie
  • 通讯作者:
    Li YiJie
Microstructure and improved Jc-H characteristic of Sr2Nb2O7 doped Y0.5Gd0.5Ba2Cu3O7-x thin film prepared by pulsed laser deposition
脉冲激光沉积Sr2Nb2O7掺杂Y0.5Gd0.5Ba2Cu3O7-x薄膜的微观结构和改进的Jc-H特性
  • DOI:
    10.1007/s10948-016-3852-0
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    Journal of Superconductivity and Novel Magnetism
  • 影响因子:
    1.8
  • 作者:
    Yijie Li
  • 通讯作者:
    Yijie Li

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其他文献

利用虾头内源酶模拟胃肠道消化制备短肽的研究
  • DOI:
    10.13386/j.issn1002-0306.2016.09.010
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    食品工业科技
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    田申;李贻杰;曹文红;祝亚辉;章超桦
  • 通讯作者:
    章超桦
Radio Frequency Magnetron Sputtering of GdBa2Cu3O7−δ/ La0.67Sr0.33MnO3 Quasi-bilayer Films on SrTiO3 (STO) Single-crystal Substrates
SrTiO3 (STO) 单晶衬底上射频磁控溅射 GdBa2Cu3O7âδ/ La0.67Sr0.33MnO3 准双层薄膜
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    Journal of Visualized Experiments
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王莹;李贞;李贻杰;刘林飞;徐达;罗晓婧;高湉;朱燕艳
  • 通讯作者:
    朱燕艳
Improvement of flux pinning in GdBa2Cu3O7-delta thin film by nanoscale ferromagnetic La0.67Sr0.33MnO3 pretreatment of substrate surface
基底表面纳米级铁磁La0.67Sr0.33MnO3预处理改善GdBa2Cu3O7-δ薄膜中的通量钉扎
  • DOI:
    10.1016/j.ceramint.2017.09.162
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Ceramics International
  • 影响因子:
    5.2
  • 作者:
    王莹;李贻杰;刘林飞;徐达
  • 通讯作者:
    徐达

其他文献

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李贻杰的其他基金

适合于强磁场环境应用的REBCO超导带材研制及磁通钉扎机理研究
  • 批准号:
    U1832157
  • 批准年份:
    2018
  • 资助金额:
    54.0 万元
  • 项目类别:
    联合基金项目

相似国自然基金

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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