[发明专利]超导带及其形成方法

说明书

技术领域

本发明是有关于一种超导材料，且特别是有关于一种超导带及其形成方法。

背景技术

基于高温超导(high temperature superconducting，HTc)材料的临界温度(critical temperature，Tc)可高于77K，超导线(superconducting wire)或超导带(tape)已被开发，其利于在由液态氮冷却的低温系统(cryogenic system)中使用。在某些应用中，例如在超导故障电流限制器(superconducting fault current limiter，SCFCL)中的使用，如果发生故障，高温超导(high temperature superconducting，HTS)带会经历高温骤增(excursion)，其超导层会进行转变而至非超导状态。

在SCFCL正常操作下，电流几乎只经由超导层传递。当在SCFCL中发生故障时，由于从超导层获取有限电阻(finite resistance)，金属层一般较超导层的现有电阻(now-resistive)呈现较低的电阻，电流会转向进入与超导层接触的金属层。在故障条件期间，经过金属层的电流可能造成电阻加热(resistive heating)，而引起HTS带内温度上升至400℃或更高。高温的结果使金属表面粗糙化(roughening)，也使局部位置(local spot)或在金属层界面处发生氧化(oxidation)，导致金属层的劣化(degradation)以及减少HTS带的寿命。

另一方面，为了沿着超导带的长度产生显著的电压降(voltage drop)，可期望增加HTS带内金属层的片电阻(sheet resistance)。虽然此方法原则上可藉由减少金属层(例如铜)的厚度来达成，但减少的厚度可能导致结块(agglomeration)或其他劣化的感受性(susceptibility)增加，而可能缩短HTS带的寿命。因这些方面以及其他考量，本发明的改良是需要的。

发明内容

本内容提供简化的形式介绍选择性的概念，其更进一步的描述在后面的详述内。本内容并非用来限定权利要求中专利标的的主特征或必要特征，也不是用来协助决定权利要求中专利标的范围。

在一实施例中，超导带包括：基底，其包括多个层；定向(oriented)超导层，位于基底上；以及合金涂层(alloy coating)，位于超导层上，合金涂层包括一层或更多层的金属层，其中至少一层金属层包括金属合金。

在另一实施例中，形成超导带的方法包括形成超导层，其包括位在带基底(tape substrate)上的定向超导材料，其中带基底及定向超导材料在其之间定义第一界面。上述方法还包括在超导层上形成合金涂层，其中合金涂层及超导层定义与第一界面相对的第二界面，且合金涂层包括一层或更多层的金属层，其中至少一层金属层包括金属合金。

附图说明

图1是依照一实施例所示出的电流限制系统。

图2A是具合金涂层的涂层超导带的实施例。

图2B是图2A的实施例的变化。

图2C是图2A的实施例的另一变化。

图3A是双层合金涂层的实施例。

图3B是双层合金涂层的另一实施例。

图3C是双层合金涂层的另一实施例。

图4A是示出在正常条件下具双层合金涂层的涂层超导带的操作方案。

图4B是在故障条件期间图4A的涂层超导带内形成导电氧化物的方案。

图4C是在故障条件期间图4A的涂层超导带内形成导电氧化物的另一方案。

图5是示出银-锆(Ag-Zr)系统的二元相图。

具体实施方式

以下将参考附图更完整地描述本发明的实施例，其图中将显示出本发明的一些实施例。然而，本发明可用许多不同的形式予以实施，因此不应视为局限于在此所述的实施例。更确切地说，提供这些实施例将使本发明的揭示更齐全，且将更完整地传达本发明的观念给任何所属技术领域中具有通常知识者。在图中，相同的参考数字表示相同的元件。

为了解决一些前述提及的超导带缺陷，在此将描述实施例以提供超导带的改良结构以及形成超导带的改良技术。这些实施例可特别适用于超导带受交流电(AC voltage)支配的超导带应用，包括在故障电流限制器内及其他应用。