歐盟第六研發框架(PF6)創新型中小企業主題資助的,由德國科技人員領導的歐洲COCON(Coated Conductor by Economic Processing Route)研發團隊,顯著地降低了超導體薄帶技術(Super conducting Tapes)的制造成本,開啟了電力行業廣泛實際應用超導體材料的新技術市場。
超導體是一系列材料,當溫度超冷卻接近絕對零開氏度(Kelvin)時,對外顯示無限的導電性,幾乎沒有電阻。但超冷卻處理過程需要特殊的條件、專門的設備和材料,經濟上的不合算讓超導體在電力行業實際應用的可能性很小。因此,世界各國科技人員均把高溫超導體材料(HTSs)作為研發活動降低成本的技術突破點。實際上,高溫超導體材料只是相對絕對零開氏度(相等于-273.15℃)超導體姊妹材料而言,其需要的溫度仍然很低,從而造成高溫超導體材料的制造和應用成本高昂。
目前,世界上絕大部分正在研究開發的高溫超導體材料主要由釔-鋇-銅氧化物YBCO(Yttrium-Barium-Oxyde)組成,通常被制作成相對較靈活和容易彎曲的涂層超導體(CCs Layer)薄帶。涂層超導體一般由三部分組成:金屬基體(Metallic Substrate)、緩沖層(Buffer Layer)和置于頂層的超導體層(Superconducting Layer)。
COCON研究團隊的科技人員在涂層超導體薄帶的三個基本層面和整體優化結構方面,均取得了明顯的技術進步和顯著的成本降低。包括:1)使用容易變形機械特性較高的鎳-鎢合金(Nickel-Tungsten ALLOY)作為金屬基體,成功地制造出100米長的高質量超導體薄帶,并首次利用連續結晶制作工藝成功地進行批量生產。2)利用新型的化學先導法開發出的化學溶液沉積鋯酸鑭(Lanthanum-Zirkonate)緩沖層技術獲得成功,并申請發明專利。3)最主要的一項技術突破是利用化學溶液沉積技術,成功地實現了YBCO涂層的沉淀,其技術先進性和成本效益大大優于通常使用的物理真空沉積技術PVD(Physical Vacuum Deposition),同時也申請了發明專利。4)涂層超導體薄帶整體優化技術,特別是首次應用噴墨涂層(Ink-Jet Coating)技術進行涂層沉淀,有效地提高了超導體薄帶的各項性能和性價比,在電力行業的實際應用指日可待。
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