Resumen de Fabricación y caracterización de materiales superconductores de alta temperatura que permitan alcanzar grandes longitudes para su uso en limitadores de corriente
Esta tesis doctoral está dividida en dos partes:
En la primera parte se ha estudiado la microestructura y las propiedades superconductoras de monolitos de Bi-2212 texturados usando fusión zonal inducida con láser para el desarrollo de materiales de geometría plana de grandes dimensiones. Se ha analizado el efecto de la velocidad de desplazamiento y la potencia del láser en la microestructura del superconductor. Se ha determinado que el proceso de texturado es capaz de inducir una textura con granos alineados paralelamente a la superficie.
Como resultado, se han correlacionado las propiedades de transporte y la distribución de corriente con esta microestructura observada. Si se analiza la densidad de corriente crítica obtenida en la región bien texturada se aprecia que no varía, manteniéndose en torno a 3000 A/cm2 a 77 K, hecho que confirma que la corriente está prácticamente confinada en esta región. Los resultados obtenidos permiten confirmar que la técnica de fusión zonal inducida con láser es adecuada para obtener monolitos del superconductor Bi-2212 con una textura adecuada en geometría plana.
Adicionalmente, se ha realizado una simulación en 2D mediante elementos finitos del proceso de fusión zonal inducida con láser en geometría plana. Los resultados obtenidos en la simulación reproducen los datos experimentales cuando se utiliza una potencia baja del láser. Además se han realizado predicciones sobre diversos aspectos como por ejemplo cómo influyen las condiciones iniciales utilizadas en el procesado en la microestructura final del material.
En la segunda parte del trabajo realizado se aborda la fabricación de recubrimientos superconductores mediante colaje en cinta. Se ha realizado un estudio reológico completo para optimizar tanto las suspensiones como el proceso de preparación de las láminas. Se ha comprobado que, con el polvo superconductor utilizado, es posible fabricar suspensiones estables en etanol sin necesidad de añadir un defloculante, gracias al mecanismo de dispersión electrostático.
Se han fabricado láminas mediante colaje en cinta a partir de las suspensiones en etanol. Las láminas presentan propiedades adecuadas, como resistencia y flexibilidad y alta densidad. A partir de estas láminas, se ha utilizado el método de fusión zonal inducida con láser para obtener textura en el material superconductor. Como sustrato se han considerado diferentes alternativas: MgO monocristalino y policristalino, Ag y NiCr. Se ha estudiado la microestructura y las propiedades superconductoras de las láminas superconductoras obtenidas. Los sustratos de MgO y de Ag dieron resultados similares a los obtenidos con los monolitos. En el caso del NiCr se han estudiado los mecanismos de oxidación que tienen lugar en la interfase y que reducen la difusión de Ni y Cr hacia el superconductor. Se ha iniciado una línea de trabajo que tiene por objeto el fabricar láminas de MgO por colaje en cinta.
