Nel presente rapporto si illustrano i risultati delle analisi microstrutturali al microscopio SEM di una serie di spezzoni ricavati in corrispondenza di danneggiamenti del nastro superconduttivo (bruciature durante prove di misura della superconduttività) e di una serie di indagini svolte su spezzoni appositamente sottoposti a piegatura, allo scopo di comprendere i meccanismi di danneggiamento subiti da questi nastri sia in fase di preparazione del componente limitatore di corrente che in fase di esercizio.

L’esperienza maturata da RSE nell’ambito della progettazione, realizzazione ed esercizio di dispositivi basati su nastri superconduttori ha mostrato che la presenza di difetti, anche microscopici, nel materiale superconduttore utilizzato può causare fenomeni di guasto nel dispositivo finale, che si manifestano con la bruciatura localizzata del nastro oppure con il consistente degrado della corrente critica del nastro. Questo problema si mostra con particolare criticità in nastri superconduttori quali i Coated Conductors (CC) a base di YBCO, nei quali il materiale superconduttore è un film sottile dello spessore di 1 μm: una tale configurazione può subire danneggiamenti dovuti a stress di tipo meccanico, termico ed elettrico. È quindi di grande importanza l’analisi microstrutturale per indagare la natura del difetto per tutti i materiali componenti il CC, con lo scopo di capirne il meccanismo e mitigarne gli effetti negativi.

Le analisi mostrano che i campioni danneggiati hanno subito un aumento localizzato della temperatura prossimo o superiore ai 1000°C, che ha causato bruciatura e fusione di alcuni degli strati e danneggiamenti dello strato di YBCO. In alcuni casi si osservano piegature meccaniche di cui si sospetta che possano aver innescato la rottura dello strato di YBCO ed il conseguente malfunzionamento e bruciatura del nastro; questa ipotesi va verificata con prove sperimentali dedicate. La preparazione dei campioni con piegatura intenzionale non è stata risolutiva ma ha fornito importanti indicazioni e ha suggerito una nuova procedura per la realizzazione di ulteriori prove di danneggiamento intenzionale. I risultati indicano l’opportunità della prosecuzione di questi studi a livello sistematico.

Lo studio intrapreso non è esaustivo e costituisce un primo approccio al problema dal punto di vista dell’analisi dei materiali, della failure analysis e dello studio microstrutturale a livello microscopico.