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FP6

COCON — Ergebnis in Kürze

Project ID: 508273
Gefördert unter: FP6-SME
Land: Deutschland

Kosteneffektive, lange, supraleitende Bänder

EU-geförderte Forscher machten bedeutende technische Fortschritte auf dem Gebiet der supraleitenden Bänder. Mit deutlicher Kostensenkung könnte diese Technologie endlich marktfähig und insbesondere für den Bereich der Energieversorgung attraktiv werden.
Kosteneffektive, lange, supraleitende Bänder
Bei Supraleitern handelt es sich um eine Klasse an Materialien, die eine nahezu unendliche Leitfähigkeit aufweisen, wenn sie auf Temperaturen von fast bis zu null Kelvin herabgekühlt werden. Für den starken Kühlungsvorgang müssen bestimmte Bedingungen erfüllt und bestimmte Geräte und Materialien verwendet werden. Deshalb wurde die Entdeckung sogenannter Hochtemperatursupraleiter (HTSL) von der Elektronik-Gemeinschaft als großer Durchbruch gefeiert.

HTSL können in der Tat auch nicht ohne tiefe Temperaturen funktionieren, die "Hochtemperatur"-Referenz ist lediglich im Vergleich zu ihren fast-absoluter-Nullpunkt-Geschwistern zu verstehen.

Zu den meist-erforschten HTSL-Materialien gehört Yttrium-Barium-Kupferoxid (YBCO). YBCO wurde insbesondere für HTSL-beschichtete Bandleiter (CC, coated conductors) verwendet – flexible, beschichtete Bänder, die in Längen im zweistelligen Meterbereich hergestellt und hervorragend für Energieanwendungen genutzt werden können.

Eines der größten Hindernisse, die einer Vermarktung im Weg stehen, ist eine kostengünstige Produktion von langen, beschichteten Bandleitern.

Europäische Forscher riefen das Projekt "Coated conductor by economic processing route" (COCON) ins Leben, um neue YBCO-CC-Verfahren zu entwickeln, die eine ökonomische Herstellung ermöglichen.

CC bestehen aus einem Metallsubstrat, einer sogenannten Pufferschicht und einer supraleitenden Oberfläche. COCON-Wissenschaftler erwirkten bedeutende technische Fortschritte bei allen drei Komponenten.

Das Konsortium verwendete als Substrat eine leicht verformbare Nickel-Wolfram-Legierung mit guten mechanischen Eigenschaften und stellte so erfolgreich qualitativ hochwertige Bänder von bis zu 100 m Länge in einem herkömmlichen Chargenprozess her. Noch bedeutender war, dass die Wissenschaftler zum ersten Mal in der Geschichte auch mit dem kontinuierlichen Kristallisationsverfahren dieselben Ergebnisse erzielten.

Neue Prozesse der Vorläuferchemie wurden entwickelt, um die angewandte chemische Lösungabscheidung (CSD, engl. chemical solution deposition) der Lanthan-Zirkonat-(LZO-)Pufferschicht zu verbessern. Der Patentantrag wurde bereits gestellt.

Das Konsortium errang einen großen Durchbruch in der YBCO-Supraleiterbeschichtung, indem sie diese Schicht erfolgreich mit dem CSD-Verfahren anbrachten. Die meisten Konkurrenten verwenden zumindest für einen Teil der CC-Schichten kostspielige Vakuumlösungen für physikalische Gasabscheidungsverfahren (PVD).

Nach vielen Optimierungsschritten präsentierten die COCON-Wissenschaftler zum ersten Mal in der Geschichte die Verwendung des Tintenstrahldrucks zur Beschichtung mit einer Pufferschicht. Die Erkenntnisse aus diesem Forschungsbereich resultierten ebenfalls in einer Patentanmeldung.

Der HTSL-CC-Bereich ist technisch schon bereit, sich die Vorteile der großartigen Errungenschaften von COCON im Herstellungsprozess zu Nutze zu machen und so große Geldsummen einsparen zu können. Zu den möglichen Anwendungsgebieten gehören Generatoren, Motoren und Kabel sowie Magnete und andere Marktbereiche.

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