High temperature superconductor granulate based on mixed rare earth oxides, barium and copper with improved flow properties suitable for a continuous layer deposition

Result code in IS VaVaI

<a href="https://www.isvavai.cz/riv?ss=detail&h=RIV%2F25620312%3A_____%2F21%3AN0000002" target="_blank" >RIV/25620312:_____/21:N0000002 - isvavai.cz</a>

Result on the web

<a href="https://upv.gov.cz/" target="_blank" >https://upv.gov.cz/</a>

DOI - Digital Object Identifier

—

Result language

čeština

Original language name

Granulát vysokoteplotního supravodiče na bázi směsných oxidů vzácných zemin, barya a mědi s vylepšenými tokovými vlastnostmi vhodný pro kontinuální depozici vrstev

Original language description

Technické řešení se týká granulovaného materiálu vysokoteplotního supravodiče na bázi směsných oxidů v sytému RE – Ba – Cu – O (REBCO, RE = Y, Gd, Sm, Nd, Eu) vykazující excelentní tokové charakteristiky. Supravodivost materiálů je jev, při kterém materiály vykazují neměřitelný elektrický odpor a zároveň supravodivost významně ovlivňuje magnetické vlastnosti látek. Vysokoteplotní supravodivost, je jev, kdy k supravodivosti dochází za vyšších teplot (tzv. vysokoteplotní supravodiče), u těchto materiálů je teplota supravodivého přechodu obvykle nad 70 K. Mezi vysokoteplotní supravodiče patří různé směsné oxidy mědi, tzv. kupráty, mezi tyto látky patří i směsné oxidy vzácných zemin (z anglického Rare Earth – RE), barya a mědi se stechiometrií ReBa2Cu3O7 (tzv. ReBCO nebo Re-123). Mezi nejčastěji používané materiály patří YBa2Cu3O7 (tzv. YBCO, teoretická hustota 6.4 g/cm3), EuBa2Cu3O7 (tzv. EuBCO, teoretická hustota 6.9 g/cm3) a GdBa2Cu3O7 (tzv. GdBCO, teoretická hustota 6.8 g/cm3). Další velmi důležitou formou supravodičů jsou pásky s vrstvou supravodivého materiálu (délka několik stovek metrů, šířka nejčastěji 12 mm a tloušťka supravodivé vrstvy několik málo mikrometrů), které jsou připravovány různými depozičními technikami. Jednou z technik je kontinuální napařování pomocí elektronového svazku. Tato technologie využívá jako vstupní materiál granulát, kterým se pomocí násypky vytváří tenká stopa na rotační elektrodě, z které je materiál odpařován. Hlavními nedostatky u komerčních granulátů jsou nehomogenní distribuce velikosti granulí, vysoký sypný úhel (vyšší než 32°, měřeno dle ISO4324) a nízký hmotnostní tok definovanou násypky. Tyto nedostatky způsobují občasné zasekávání granulátu v ústí násypky při tvorbě odpařovací stopy, a tudíž přerušení procesu. Tyto chyby vedou k značnému snížení výtěžku výroby a snížení maximální produkční délky pásky. Uvedené nedostatky odstraňuje nová generace REBCO granulátů s vylepšenými tokovými vlastnostmi. Na základě řady experimentů byl zvolen maximální sypný úhel granulátu 30° (měřeno dle normy ISO4324) nad tuto hodnotu se začínají výrazně zhoršovat sypné vlastnosti a dochází k problémů se zacpáváním násypky v procesu výroby supravodivých pásek pomocí kontinuální PVD (physical vapor deposition). Nízkého sypného úhlu bylo dosaženo výběrem vhodného intervalu velikosti částic a zajištění úzké distribuce. Tyto parametry byly dosaženy pomocí několikanásobného sítování během procesu výroby granulátu a výběrem vhodné velikosti ok v sítech. Dalším důležitým krokem pro dosažení nízkého sypného úhlu a tím pádem vysokého hmotnostního toku je proces žíhání. Žíhání při optimalizované teplotě snižuje měrný povrch granulátu a výrazně ovlivňuje tokové vlastnosti. Na základě experimentů bylo ověřeno, že pro dosažení optimálního toku granulátu je zapotřebí dvou až tří žíhacích cyklů s přidaným odsítováním prachových částic (menší než 150 m). Takto připravený granulát může mít poměr kovů Gd = 17-27 at%; Ba = 21-30 at% a Cu = 50-65 at%. V průmyslu lze tento typ materiálu využít pro přípravu supravodivých pásek o velké délce a homogenním kritickém proudu metodou kontinuální PVD zejména pro energetické aplikace.

Czech name

Granulát vysokoteplotního supravodiče na bázi směsných oxidů vzácných zemin, barya a mědi s vylepšenými tokovými vlastnostmi vhodný pro kontinuální depozici vrstev

Czech description

—

Type

F_uzit - Utility model

CEP classification

—

OECD FORD branch

20506 - Coating and films

Project

<a href="/en/project/FV40201" target="_blank" >FV40201: Research and development of primary materials for the deposition of superconducting thin films</a><br>

Continuities

P - Projekt vyzkumu a vyvoje financovany z verejnych zdroju (s odkazem do CEP)

Publication year

2021

Confidentiality

S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů

Patent/design ID

35515

Publisher

CZ001 -

Publisher name

Industrial Property Office

Place of publication

Prague

Publication country

CZ - CZECH REPUBLIC

Date of acceptance

—

Owner name

Vysoká škola chemicko-technologická v Praze, CAN SUPERCONDUCTORS, s.r.o.

Method of use

A - Výsledek využívá pouze poskytovatel

Usage type

V - Výsledek je využíván vlastníkem