ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫЕ СВЕРХПРОВОДЯЩИЕ ПРОВОДА И КАТУШКИ

1. Сверхпроводящий провод, содержащий:
по меньшей мере первый и второй сверхпроводящие слои, размещенные на одной или нескольких основах в виде многослойной структуры, при этом:
первый сверхпроводящий слой, содержащий первый высокотемпературный сверхпроводящий оксид, выбранный таким образом, чтобы обеспечить первое заданное соотношение критического тока, параллельного поверхности сверхпроводящего слоя, и критического тока, перпендикулярного поверхности сверхпроводящего слоя, (Ic(ab)/Ic(c)), и
второй сверхпроводящий слой, содержащий второй высокотемпературный сверхпроводящий слой, выбранный таким образом, чтобы обеспечить второе заданное соотношение критического тока, параллельного поверхности сверхпроводящего слоя, и критического тока, перпендикулярного поверхности сверхпроводящего слоя, (Ic(ab)/Ic(c)),
в котором первый и второй сверхпроводящие слои, в комбинации, обеспечивают заданную общую величину критического тока Ic при выбранной ориентации магнитного поля.
2. Сверхпроводящий провод по п.1, в котором первый или второй высокотемпературный сверхпроводник выбирается, для обеспечения повышенной величины критического тока (Ic(c)) при наличии магнитных полей, ориентированных перпендикулярно поверхности сверхпроводящего слоя (H//c).
3. Сверхпроводящий провод по п.2, в котором первое заданное соотношение для Ic(ab)/Ic(c) меньше или равно 2,6 в приложенном магнитном поле 1 тесла или более.
4. Сверхпроводящий провод по п.2, в котором первое заданное соотношение для Ic(ab)/Ic(c) меньше 2,0 в приложенном магнитном поле 1 тесла или более.
5. Сверхпроводящий провод по п.2, в котором первое заданное соотношение для Ic(ab)/Ic(c) меньше 1,5 в приложенном магнитном поле 1 тесла или более.
6. Сверхпроводящий провод по пп.3, 4, или 5, в котором приложенное магнитное поле находится в интервале от примерно 1 тесла до примерно 6 тесла.
7. Сверхпроводящий провод по п.2, в котором высокотемпературный сверхпроводник содержит оксид редкоземельного металла - щелочноземельного металла - меди, при этом редкоземельный металл включает два редкоземельных элемента или более.
8. Сверхпроводящий провод по п.7, в котором оксид редкоземельного металла - щелочноземельного металла - меди содержит иттрий в избыточном количестве по сравнению со стехиометрическим составом оксида редкоземельного металла - щелочноземельного металла - меди.
9. Сверхпроводящий провод по п.7, в котором редкоземельный элемент является эрбием и/или гольмием.
10. Сверхпроводящий провод по п.9, в котором гольмий и/или эрбий присутствуют в количестве в интервале от 25 до 150% от стехиометрического количества редкоземельного металла в оксиде редкоземельного металла - щелочноземельного металла - меди.
11. Сверхпроводящий провод по п.10, в котором редкоземельный металл также включает иттрий.
12. Сверхпроводящий провод по п.2, в котором высокотемпературный сверхпроводник содержит оксид редкоземельного металла - щелочноземельного металла - меди и по меньшей мере одну вторую фазу из наночастиц, содержащих металлосодержащее соединение, расположенную внутри кристаллических зерен оксидного сверхпроводника.
13. Сверхпроводящий провод по п.12, в котором вторая фаза наночастиц содержит один или несколько из редкоземельных элементов, щелочноземельного металла и переходного металла.
2
2
5
2
4
3
2
14. Сверхпроводящий провод по п.12, в котором вторая фаза наночастиц выбрана из группы, состоящей из оксида циркония, оксида алюминия, YCuO, YBaCuO, оксида магния, BaZrO, серебра и CeO.
15. Сверхпроводящий провод по п.2, в котором состав первого или второго высокотемпературного сверхпроводника выбирается, чтобы обеспечить повышенную величину критического тока (Ic) при наличии магнитных полей, ориентированных параллельно поверхности сверхпроводящего слоя (H//ab).
16. Сверхпроводящий провод по п.15, в котором второе заданное соотношение для Ic(ab)/Ic(c) больше 2,5 в приложенном магнитном поле 1 тесла или более.
17. Сверхпроводящий провод по п.15, в котором второе заданное соотношение для Ic(ab)/Ic(c) больше 3,5 в приложенном магнитном поле 1 тесла или более.
18. Сверхпроводящий провод по п.15, в котором второе заданное соотношение для Ic(ab)/Ic(c) больше 5,5 в приложенном магнитном поле 1 тесла или более.
19. Сверхпроводящий провод по пп.16, 17, или 18, в котором приложенное магнитное поле находится в интервале от примерно 1 тесла до примерно 6 тесла.
20. Сверхпроводящий провод по п.15, в котором высокотемпературный сверхпроводник содержит оксид редкоземельного металла-щелочноземельного металла-меди, при этом соотношение меди и щелочноземельного металла более 1,5.
21. Сверхпроводящий провод по п.1, в котором первый и второй сверхпроводящие слои имеют разную толщину.
22. Сверхпроводящий провод по п.1, в котором толщины первого и второго сверхпроводящих слоев выбираются, чтобы обеспечить заданную общую величину критического тока при выбранной ориентации магнитного поля.
23. Сверхпроводящий провод по п.1, в котором выбранная ориентация магнитного поля находится между 0° (H//c) и 90° (H//ab).
24. Сверхпроводящий провод по п.1, в котором первый сверхпроводящий слой осажден на верхней поверхности основы, а второй сверхпроводящий слой осажден на нижней поверхности основы.
25. Сверхпроводящий провод по п.24, в котором по меньшей мере один первый буферный слой размещен между верхней поверхностью основы и первым сверхпроводящим слоем, и по меньшей мере один второй буферный слой размещен между нижней поверхностью основы и вторым сверхпроводящим слоем.
26. Сверхпроводящий провод по п.1, в котором второй сверхпроводящий слой покрывает первый сверхпроводящий слой.
27. Сверхпроводящий провод по п.26, в котором электропроводящий слой размещен между первым и вторым сверхпроводящими слоями.
28. Сверхпроводящий провод по п.27, в котором электропроводящий слой содержит медь.
29. Сверхпроводящий провод по п.26, в котором один или несколько буферных слоев размещены между основой и первым сверхпроводящим слоем.
30. Сверхпроводящий провод по п.1, который также включает:
первый элемент с покрытием, включающий:
первую основу;
по меньшей мере один первый буферный слой, размещенный на первой основе и удерживающий первый сверхпроводящий слой; и
первый металлический защитный слой, размещенный на первом сверхпроводящем слое; и
второй элемент с покрытием, включающий:
вторую основу;
по меньшей мере один второй буферный слой, размещенный на второй основе и удерживающий второй сверхпроводящий слой; и
второй металлический защитный слой, размещенный на втором сверхпроводящем слое.
31. Сверхпроводящий провод по п.30, также включающий промежуточный связующий слой, размещенный между первым и вторым элементами с покрытием таким образом, что первый и второй элементы с покрытием соединены первой и второй основами.
32. Сверхпроводящий провод по п.31, также включающий промежуточный связующий слой, размещенный между первым и вторым элементами с покрытием таким образом, что первый и второй элементы с покрытием соединены первым и вторым металлическими защитными слоями.
33. Способ изготовления высокотемпературного сверхпроводящего устройства, включающий:
обеспечение отрезка сверхпроводящего провода, включающего первую область, содержащую высокотемпературную сверхпроводящую композицию с высокой величиной Ic(c), и вторую область, содержащую высокотемпературную сверхпроводящую композицию с высокой величиной Ic(ab), а также третью область, содержащую смесь высокотемпературной сверхпроводящей композиции с высокой величиной Ic(c) и высокотемпературной сверхпроводящей композиции с высокой величиной Ic(ab); и
размещение отрезка сверхпроводящего провода в устройстве таким образом, что первая область занимает в устройстве место, на которое воздействует магнитное поле c ориентацией, перпендикулярной (0°) высокотемпературному проводу, вторая область занимает в устройстве место, на которое воздействует магнитное поле c ориентацией, параллельной (90°) высокотемпературному проводу, и третья область занимает в устройстве место, на которое воздействует магнитное поле c ориентацией между 0 и 90°.
34. Способ по п.33, в котором устройство является катушкой.
35. Способ по п.34, в котором первая область высокотемпературного сверхпроводящего провода расположена на концах катушки.
36. Способ по п.35, в котором вторая область высокотемпературного сверхпроводящего провода расположена внутри катушки.
37. Способ по п.36, в котором третья область высокотемпературного сверхпроводящего провода расположена между первой и второй областями.
38. Изделие, включающее в себя сверхпроводящий провод, содержащий высокотемпературный сверхпроводящий слой, при этом данное изделие пригодно для воздействия магнитного поля разной ориентации в разных местах изделия, причем состав высокотемпературного сверхпроводящего слоя изменяется вдоль его длины, чтобы соответствовать ориентации магнитного поля в данных местах.
39. Изделие по п.38, в котором данное изделие включает катушку, причем при эксплуатации катушка подвергается воздействию индуцированных магнитных полей с ориентацией в интервале от ориентации, в основном параллельной плоскости сверхпроводящего слоя, до ориентации, в основном перпендикулярной плоскости сверхпроводящего слоя.
40. Изделие по п.39, в котором композиция сверхпроводящего провода содержит в основном высокотемпературную сверхпроводящую композицию с высокой величиной Ic(c) в первой области катушки, на которую во время эксплуатации воздействуют магнитные поля c ориентацией, перпендикулярной поверхности сверхпроводящего слоя.
41. Изделие по п.40, в котором композиция сверхпроводящего провода содержит в основном высокотемпературную сверхпроводящую композицию с высокой величиной Ic(ab) во второй области катушки, на которую во время эксплуатации воздействуют магнитные поля c ориентацией, параллельной поверхности сверхпроводящего слоя.
42. Изделие по п.41, в которой композиция сверхпроводящего провода содержит смесь высокотемпературной сверхпроводящей композиции с высокой величиной Ic(c) и высокотемпературной сверхпроводящей композиции с высокой величиной Ic(ab) в области катушки, на которую во время эксплуатации воздействуют магнитные поля c ориентацией под углом между 0 и 90° к поверхности сверхпроводящего слоя.