石墨烯掺杂对mgb2的微观结构及其超导性能的影响

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1、石墨烯掺杂对MgB2的微观结构及其超导性能的影响矫春健赵倩王龙天津科技大学机械工程学院天津市轻工与食品工程机械装备集成设计与在线监控重点实验室国家电网冀北电力有限公司兴隆供电分公司摘要:随着人们对掺杂MgB2超导体的不断研究，掺杂元素对MgB2的微观结构和性能的影响具有越來越重要的指导意义。目前对于石墨烯的掺杂研究很多，在此基础上,实验选用石墨烯作为掺杂对象，采用传统烧结法，利用高精度差热分析仪对石墨烯/Mg/B的混合粉末进行同步监控。通过X射线衍射（XRD）和扫描电子显微镜（SEM）对石墨烯掺杂~匕82的微观结构和性能进行表征，同时探究了掺杂石墨烯对~匕也超导体临界电流密度的影响。结

2、果表明，掺杂少量石墨烯的MgB2样品在高磁场下Jc值有很大提高。与其它种类碳掺杂相比，其在高磁场下的临界电流密度有很大提高，起到了很好的磁通钉扎效果。关键词：MgB2超导体;石墨婦;掺杂;临界电流;作者简介：赵倩,E-mail:zhaoqian@tust.edu.cm作者简介：矫春健（1991-）,男，河北承德人，在读硕士，师承赵倩副教授，从事超导体材料的研宄。收稿日期：2017-04-12基金：国家自然科学基金资助项目（51402213）EffectofgraphenedopingonthemicrostructureandpropertiesofMgB2bulkJIAOChunji

3、anZHAOQianWANGLongTianjinUniversityofScienceandTechnologyCollegeofMechanicalEngineering,TianjinKeyLaboratoryofIntegratedDesignandOn-lineMonitoringforLightIndustry&FoodMachineryandEquipment;StateGridinNorthElectricCo.，Ltd，XinglongPowerSupplyBranch;Abstract：Theeffectofdopingelementsontheformationm

4、echanismandthesuperconductingpropertiesofMgB2samplehavebecomemoreandmoreimportantforguidingthepreparationofhighqualityMgB2superconductors.Graphene,asaneffectiveCsource,hasattractedtremendousattentionasdopantinMgB2.Inthisstudy,theMgB2wassinteredbydopingofgraphemeathightemperature.Ahigh-resolution

5、differentialthermalanalysisapparatuswasemployedtosinterthemixtureofgraphene,MgandB.ThemicrostructureandpropertiesofMgB2dopedwithgraphenewerecharacterizedbyX-raydiffraction(XRD)andscanningelectronmicroscopy(SEM)•TheinfluenceofdopinggrapheneonthecriticalcurrentdensityofMgB2superconductorwasalsoinv

6、estigatedTheresultsshowthattheJcvalueofMgB2sampledopedwithasmallamountofgrapheneisgreatlyimprovedunderhighmagneticfield.Comparedwithothertypesofcarbondoping,thedopingeffectispositiveandcanbeselectedasmeaningfuldopant.Keyword：MgB2superconductor;grapheme;doping;criticalcurrentdensity;Received：2017

7、-04-120引言新型高温超异材料、超异物理及应用研宄一直是近20多年来的热门研宄领域，随着科技的不断进步，物理学家们仍不断发现多种新型显示出超导特性的材料。如今，超导材料不仅仅局限在充当实验室使用的研宄磁体，例如磁共振设备、超导磁体储能系统和磁悬浮系统已经被分别应用于医学成像、核聚变反应堆和交通运输等领域111。2001年日本科学家秋光纯教授宣布发现了MgB2的高温超导性能，其临界温度高达39KM。虽然与铜氧化物高温超导材料M（最高Te=16