【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及高温超导材料合成，尤其涉及一种中高熵超导材料及其制备方法与应用。
技术介绍
1、自1911年发现超导现象以来，超导材料经历了从单质到化合物，从金属到氧化物陶瓷的发展历程。因其在临界温度以下有别于常规导体的独特超导性能，超导材料的发展一直受到研究者的广泛关注。
2、稀土钡铜氧材料(reba2cu3o7-x，简称rebco或re123，re＝y，gd等稀土元素)作为第二代高温超导体因其能够在液氮温区(77k)下运行且在液氮温区下具有高的不可逆场而在电力传输和高磁场领域有广泛应用。rebco的晶体结构是由cu-o链、bao层、cuo2面及re原子层构成，整体形成cuo-bao-cuo2-re-cuo2-bao-cuo的交替结构，属于是类钙钛矿层状结构。这种层状结构使得研究者能够对rebco中各层组元实施元素掺杂和替代。
3、根据混合熵的计算公式s＝rlnn，(s代表熵，r代表气体常数，n代表组元数)，当组元数n≥3(即s≥1.1r)时，所制备材料为中熵材料；进一步地，如果组元数n≥5(即s≥1.61r)时，所制备材料为高熵材料。中高熵的概念除了可以应用于因材料整体组元数变化引起的混合熵变化，还可以应用于材料中某一组元或某一位点的多组元固溶。y.mizuguchi等人在研究bis2基层状超导体时，尝试在reo0.5f0.5bis2中re位置进行多组元固溶并制备(la0.2ce0.2pr0.2nd0.2sm0.2)o0.5f0.5bis2高熵超导体。但是基于采用商用rebco带材常用的稀土元素(y，e
4、因此，研发一种基于yeugd的rebco中高熵超导材料及其制备方法，对进一步提升rebco超导材料性能，拓宽其应用范围，有很大意义。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于克服现有技术的不足之处而提供一种中高熵超导材料及其制备方法与应用。本专利技术所提供的中高熵超导材料为高温超导材料，超导临界温度可达85k以上，且制备方法简单，在高能物理、超导储能、超导电缆和核磁共振等领域有潜在的应用价值。
2、为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案为：
3、第一方面，本专利技术提供了一种中高熵超导材料，所述中高熵超导材料的通式为reba2cu3o7；所述re为稀土元素，所述稀土元素为y、eu、gd；或者所述稀土元素为y、eu、gd和m，所述m为er、yb、nd、la中的至少一种。
4、本专利技术基于稀土元素y、eu和gd制备通式为reba2cu3o7的中高熵超导材料；通过在y、eu、gd基础上进一步引入其他种类的稀土元素，并调整引入稀土元素的种类和含量，对rebco中re位置进行多组元固溶，综合提升超导材料的性能。
5、本专利技术所限定组分范围内的中高熵材料为高温超导材料，测定其超导临界转变温度在85k以上，可在液氮温度下实现超导(大于77k)，应用范围更广；通过进一步引入不同的稀土元素，可调控中高熵超导材料的包晶熔融温度，适应不同场景的应用。若不采用稀土元素y、eu、gd，则材料不具有中高熵特性。
6、本专利技术所提供的中高熵超导材料，具有较好的高温超导性能，并且中高熵特性还可能赋予材料较高的临界电流密度，适用性广，在高能物理、超导储能、超导电缆和核磁共振等领域具有一定的应用价值。
7、优选地，所述中高熵超导材料的化学式为yxeuygdzmaba2cu3o7，其中0.2≤x≤0.33，0.2≤y≤0.33，0.2≤z≤0.33，0≤a≤0.25。
8、进一步优选地，所述中高熵超导材料的化学式中，x＝y＝z。
9、进一步优选地，所述中高熵超导材料中，所述m为er和yb中的至少一种。
10、进一步优选地，所述中高熵超导材料的化学式为y0.2eu0.2gd0.2er0.2yb0.2ba2cu3o7。
11、本专利技术中引入特定摩尔配比范围内的稀土元素、并在y、eu、gd的基础上继续引入特定的稀土元素进行多组元固溶，能够制备得到中高熵的超导材料，材料的超导性能以及材料的包晶熔融温度都有一定的影响。
12、在y、eu、gd三种元素的基础上继续引入er和yb，并控制各稀土元素为等摩尔比配比，此时材料的混合熵高、超导临界温度在90k以上；并且re位置的多组元的平均离子半径最小、材料中reba2cu3o7超导相的包晶熔融温度最低。该类中高熵超导材料制备形成的块材可应用于磁性轴承，高场永磁体，飞轮储能系统和磁悬浮装置中，熔融温度低的材料可作为超导焊料应用，应用范围广，实用性强。
13、第二方面，本专利技术提供了上述的中高熵超导材料的制备方法，包括以下步骤：
14、(1)将制备原料在液相中分散混匀，得到混合粉末；所述制备原料为稀土氧化物、ba源和cu源；
15、(2)将所述混合粉末干燥，在氧气气氛下热处理，然后随炉冷却，得到所述中高熵超导材料；所述热处理的目标温度为930-1000℃。
16、优选地，所述分散混匀为采用行星式球磨混匀，所述行星式球磨的具体条件为：球磨频率为20-24hz，球磨时间为7-9h。其中，球磨的液相采用无水乙醇。
17、优选地，所述制备原料中，稀土元素re、ba和cu的摩尔比为re∶ba∶cu＝(0.9-1.1)∶(1.9-2.1)∶(2.9-3.1)。
18、优选地，所述热处理包括两个阶段：第一阶段为升温至所述目标温度并保温9.5-10.5h，第二阶段为降温至400-500℃并保温2-5h。
19、优选地，所述热处理中，第一阶段的升温速率为8-12℃/min，第二阶段的降温速率为0.8-1.2℃/min。
20、本专利技术所提供的制备方法较为简单，且热处理的目标温度适用范围广，可操作性强；在本专利技术所限定的930-1000℃下热处理10h，然后再进行第二阶段的保温，可控制所制备得到的材料主相为reba2cu3o7超导相，具高温超导特性、临界温度高。当温度超过1000℃时，reba2cu3o7超导相会发生分解并产生大量ba-cu-o液相；当温度低于930℃时，则会产生大量的re2bacuo5相和bacuo2，无法合成得到纯度较高的目标高温超导相。
21、第三方面，本专利技术提供了上述中高熵超导材料在高能物理、超导储能、超导电缆和核磁共振领域的应用。
22、优选地，所述中高熵超导材料制备的块体应用具体为：应用于磁性轴承，高场永磁体，飞轮储能系统和磁悬浮装置的制备中；或者作为超导焊料应用。本专利技术所提供的中高熵超导材料可根据元素组合调控降低包晶熔融温度，应用于磁性轴承，高场永磁体，飞轮储能系统和磁悬浮装置的制备中，或者直接作为超导焊料，有较广泛的应用价值。
23、与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
24、本专利技术所提供的中高熵超导材料为高温超导材料，超导临界温度可达85k以上，且制备方法简单，并能够通过改本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种中高熵超导材料，其特征在于，所述中高熵超导材料的通式为REBa2Cu3O7；所述RE为稀土元素，所述稀土元素为Y、Eu、Gd；或者所述稀土元素为Y、Eu、Gd和M，所述M为Er、Yb、Nd、La中的至少一种。
2.根据权利要求1所述的中高熵超导材料，其特征在于，所述中高熵超导材料的化学式为YxEuyGdzMaBa2Cu3O7，其中0.2≤x≤0.33，0.2≤y≤0.33，0.2≤z≤0.33，0≤a≤0.25。
3.根据权利要求2所述的中高熵超导材料，其特征在于，所述中高熵超导材料的化学式中，x＝y＝z。
4.根据权利要求3所述的中高熵超导材料，其特征在于，所述中高熵超导材料中，所述M为Er和Yb中的至少一种。
5.根据权利要求4所述的中高熵超导材料，其特征在于，所述中高熵超导材料的化学式为Y0.2Eu0.2Gd0.2Er0.2Yb0.2Ba2Cu3O7。
6.根据权利要求1-5任一项所述的中高熵超导材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
7.根据权利要求6所述的中高熵超导材料的制备方法，其特征
8.根据权利要求6所述的中高熵超导材料的制备方法，其特征在于，所述热处理包括两个阶段：第一阶段为升温至所述目标温度并保温9.5-10.5h，第二阶段为降温至400-500℃并保温2-5h。
9.根据权利要求6所述的中高熵超导材料的制备方法，其特征在于，所述热处理中，第一阶段的升温速率为8-12℃/min，第二阶段的降温速率为0.8-1.2℃/min。
10.根据权利要求1-5任一项所述的中高熵超导材料在高能物理、超导储能、超导电缆和核磁共振领域的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种中高熵超导材料，其特征在于，所述中高熵超导材料的通式为reba2cu3o7；所述re为稀土元素，所述稀土元素为y、eu、gd；或者所述稀土元素为y、eu、gd和m，所述m为er、yb、nd、la中的至少一种。
2.根据权利要求1所述的中高熵超导材料，其特征在于，所述中高熵超导材料的化学式为yxeuygdzmaba2cu3o7，其中0.2≤x≤0.33，0.2≤y≤0.33，0.2≤z≤0.33，0≤a≤0.25。
3.根据权利要求2所述的中高熵超导材料，其特征在于，所述中高熵超导材料的化学式中，x＝y＝z。
4.根据权利要求3所述的中高熵超导材料，其特征在于，所述中高熵超导材料中，所述m为er和yb中的至少一种。
5.根据权利要求4所述的中高熵超导材料，其特征在于，所述中高熵超导材料的化学式为y0.2eu0.2gd0.2er0.2yb0...
【专利技术属性】
技术研发人员：张泽荣，王亚楠，高瞻，王磊，王秋良，
申请(专利权)人：中国科学院赣江创新研究院，
类型：发明
国别省市：
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