Материал: Микро- и наноструктурированные материалы. Репортаж из пятого измерения (Третьяков), 2008, c.182

в

Применение ВТСП-кабелей для а) передачи электроэнергии, б) ЯМР томографии, в) создания транспорта на магнитной подушке (лит. данные).

Для ее решения было разработано несколько подходов, для понимания смысла

Зависимость плотности критического тока в YBa2Cu3O7-δ от угла разориентации кристаллитов.

Исторически первыми были получены так называемые ВТСП – кабели первого поколения. Такой кабель представляет из себя серебряную ленту, продольно пронизанную множеством жилок из сверхпроводника

состава Bi2Sr2Ca2Cu3O10+δ. Технология получения подобных структур включает в

себя многократную прокатку и протяжку серебряных трубок с набитым в них ВТСП - порошком через последовательно уменьшающиеся отверстия (т.н. экструзия), вследствие которой формируется текстура в сверхпроводящем материале (OPIT метод, oxide powder in tube). В силу высокой стоимости серебра и ряда особенностей фазы

Bi2Sr2Ca2Cu3O10+δ ВТСП – кабели первого поколения не получили повсеместного

распространения, хотя в ряде стран (США, Германия, Япония) они были удостоены

чести стать частью прототипов промышленных сверхпроводящих устройств, включая сверхпроводящие соленоиды и рабочие участки электроподстанций.

Поперечное сечение ВТСП-кабеля 1 поколения

Другой подход заключается в получении многослойных структур на металлических лентах – это так называемые ВТСП – кабели второго поколения. На длинную ленту (до нескольких сот метров) последовательно наносится один или несколько буферных слоев, обладающих двуосной текстурой, затем – слой ВТСП состава YBa2Cu3O7-δ, наследующий текстуру буферного слоя, а сверху – защитный слой. Существует три основных способа получения текстурированного буферного слоя: IBAD (ion beam assisted deposition), в котором текстура буферного слоя формируется за счет бомбардировки поверхности роста направленным ионным пучком; ISD (inclined substrate deposition), при котором напыление слоя на металлическую ленту производится под строго определенным углом, и вследствие этого формируется биаксиальная текстура; RABiTS (rolling-assisted biaxially textured substrate), где в качестве подложки используется биаксиально текстурированная лента из Ni сплава, получаемая в результате сложного и многостадийного процесса многократной прокатки сплава.

Схема многослойной структуры, полученной на подложке RABiTS.

Буферный слой, который наносят на ленту, за счет эпитаксиального роста наследует ее текстуру, которую и передает тонкой пленке сверхпроводника.

Основная работа в области получения сверхпроводящих кабелей направлена во всем

мире на повышение эксплуатационных характеристик получаемых токонесущих элементов и на снижение их себестоимости.

Поперечное сечение ленты RABiTS

Внешний вид подложки RABiTS и ленты с нанесенными буферным и сверхпроводящим слоями

На настоящий момент технология RABiTS является одной из наиболее перспективных с точки зрения коммерциализации ВТСП - кабелей 2-го поколения, так как допускает возможность использования недорогих химических способов нанесения буферных слоев. В лаборатории Химии координационных соединений ведутся работы по получению ВТСП - кабелей по технологии RABiTS с нанесением функциональных слоев методом

MOCVD.

проф., д.х.н. А.Р. Кауль, д.х.н. О.Ю. Горбенко, к.х.н. С.В. Самойленков, асп. О.В. Мельников, асп. А.В. Бледнов, асп. Г.А. Досовицкий.

лаб. химии координационных соединений.