【引言】
基于YBa2Cu3O7-δ化合物的超材料塊狀單晶超導(dǎo)體對于實際應(yīng)用有著非常重要的意義，因此科學(xué)家們對它進行了深入的導(dǎo)體研究。目前來看，空氣所有高溫超導(dǎo)體系列都容易受到環(huán)境因素(如大氣水分)的中氧影響而發(fā)生降解。腐蝕過程不僅對環(huán)境敏感，化行而且對超導(dǎo)體的研究微觀結(jié)構(gòu)也很敏感。YBCO塊體單晶材料是超材料由YBa2Cu3O7-δ單晶與YBaCuO5粒子組合而成的復(fù)合體，最近，導(dǎo)體有學(xué)者研究了YBCO大塊單晶超導(dǎo)體與濕潤空氣反應(yīng)引起的空氣腐蝕行為。
【成果簡介】
近日，中氧斯洛伐克實驗物理研究院的化行Pavel Diko (通訊作者)等人在J. Am. Ceram. Soc.上發(fā)布了一篇關(guān)于高溫超導(dǎo)體的文章，題為“Corrosion of YBCO bulk superconductor in air”。研究本文研究了YBCO大塊單晶超導(dǎo)體氧化裂紋表面與濕潤空氣反應(yīng)引起的超材料腐蝕行為。作者通過在空氣中暴露的導(dǎo)體(001)表面上進行X射線光電子發(fā)射光譜實驗，證實了氧鍵與氫氧化鋇相關(guān)。空氣樣品的熱分析和質(zhì)譜顯示樣品在加熱過程中氫氧化鋇水合物分解引起了水的釋放。樣品的重量隨時間的變長而增加，這與在氧化裂紋表面形成氫氧化鋇相有關(guān)。 最后，作者用掃描電子顯微鏡觀察加熱時這些相的形態(tài)變化。
【圖片導(dǎo)讀】
圖1 YBCO單粒樣品頂面的宏觀結(jié)構(gòu)
圖2 樣品重量與空氣中暴露時間的關(guān)系圖
在半對數(shù)坐標(biāo)中觀察到的相關(guān)性清楚地顯示了樣品在空氣中暴露約30小時后腐蝕過程的變化，這種變化表現(xiàn)為質(zhì)量急劇增加，然后是較高的測量依賴性斜率。研究結(jié)果表明，含氧樣品中重量的增加與通過氧化裂解產(chǎn)生的內(nèi)表面有關(guān)。
圖3 經(jīng)氧化后樣品的微觀結(jié)構(gòu)
光學(xué)顯微鏡顯微照片，在拋光和蝕刻(100)樣品表面上看到的裂紋。
圖4 SEM照片
(a) 氧化后的裂紋樣品顯示出光亮的(001)表面；
(b) 在空氣中樣品暴露24小時后，內(nèi)部a/b裂紋上的顆粒；
(c) 60天后出現(xiàn)較大的盤狀顆粒；
(d) 暴露1年后觀察到顆粒的生長和團聚現(xiàn)象。
圖5 YBCO散裝樣品的質(zhì)譜分析圖
(a) 在水中等溫停留；
(b) 在氧氣中等溫停留。
圖6 樣品SEM圖像
(a) 75°C氬氣中退火后大顆粒的形狀變化；
(b) 500℃退火后，在內(nèi)部a/b裂縫上以片狀形式熔化并結(jié)晶的氫化鋇；
(c) 500℃退火樣品的新裂開的(001)表面上觀察到a/c裂縫的氫氧化鋇流出；
(d) 更高放大倍數(shù)下的氫氧化鋇形態(tài)
(e) 氫氧化鋇小丘的EDAX點譜。
【小結(jié)】
本文系統(tǒng)地研究了YBCO單顆粒超導(dǎo)體在空氣中的腐蝕行為。樣品重量對暴露時間的依賴性表明腐蝕過程的變化是由急劇增加的較高斜率來證實。暴露在空氣中的（001）表面上進行XPS譜實驗，證實了氧鍵與氫氧化鋇有關(guān)。掃描電子顯微鏡觀察證明，腐蝕效應(yīng)是由在氧化裂紋表面形成氫氧化鋇水合物引起的，同時表征了在樣品加熱時這些水合物的形態(tài)變化。
文獻鏈接：Corrosion of YBCO bulk superconductor in air (J. Am. Ceram. Soc., 13 March, 2018 , DOI: 10.1111/jace.15525）
本文由材料人編輯部金屬學(xué)術(shù)組jcfxs01供稿，材料牛編輯整理。
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