Сверхпроводящий композиционный материал

 

Сверхпроводящий композиционный материал . Использование: для изготовления высокотемпературных сверхпроводящих материалов. Сущность изобретения: для повышения механической прочности материала при сохранении его высокотемпературных сверхпроводящих свойств он содержит сверхпроводящее оксидное соединение состава У-|Ва2Сиз07-х 99,5-94,0 мае ч. и связующее - олигометилсилсесквиоксан формулы о1)5 8- сн5$ю(он)2 - 0,5 - 6,0 мае. ч. Прочность материала на изгиб 20 - 39 МПа. 1 табл. сл с деструкции органического связующего в жестких условиях отжига синтеза сверхпроводящей фазы, реакции продуктов деструкции с последней, а также возможного образования коксующегося остатка. Наиболее близким по техническому существу и достигаемому результату к предлагаемому композиционному материалу является композит, содержащий 4 мае % поливинилбутираля(ПВБ) и 96 мае % сверхпроводящего оксидного соединения состава УтВагСизОт-хИспользование ПВБ в качестве связующего позволяет получать заготовки с высокиVJ ел о чэ 4 СП

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 Н 01 В 12/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4905513/07 (22) 25.01,91. (46) 23.08,92. Бюл. N.. 31 (71) Московский химико-технологический институт им. Д. И, Менделеева (72) В; В, Аринушкин, Б. И, Дьяченко, В. H.

Рыжов, Н. В. Гудков, В. П. Рыбалко и В. В.

Киреев (56) Брагин B. Н., Духовной И. С. Исследование процесса удаления связующего из ленточных образцов У1Ва2Сцз07-,, полученных методом шликерного литья. Высокотемпе. ратурная сверхпроводимость, 1989.

Luks M, А., Lund i. А., Chokladert А. С. О,, Burbank V., Fife А. А., i ee S., The fabrication

of a ceramic superconducting wire, Supercond. Sei, and Technoi. 1988, N 1.

Авторское свидетельство СССР

N" 1496530. кл. Н Oi В 12/00, 1989.

Хананашвили Л, M., Андрианов К, А.

Технология элементоорганических мономеров и полимеров. — M. Химия, 1983, с, 416,. (54) СВЕРХПРОВОДЯЩИЙ КОМПОЗИЦИОННЫЙ МАТЕРИАЛ

Изобретение относится к области получения композиционных высокотемпературных сверхпроводящих (ВТСП) материалов.

Известно использование полимерных связующих в композиционных материалах на основе высокотемпературных сверхпроводящих оксидных соединений.

Однако использование поливинилбутирэля, сложных связующих на основе эпоксисоединений и синтетического каучука неизбежно приводит к ухудшению физикомеханических характеристик конечного изделия вследствие термоокислительной

„„. Ж „„1 756945 А1 (57) Сверхпроводящий композиционный материал. Использование; для изготовления высокотемпературных сверхпроводящих материалов. Сущность изобретения: для повышения механической прочности материала при сохранении его высокотемпературных сверхпроводящих свойств он содержит сверхпроводящее оксидное соединение состава У> Ва2Сиа07-х 99,5 — 94,0 мас. ч, и связующее — олигометилсилсесквиоксан формулы (3 1,5)8 (АО(ОН1)2 — 0,5 — 6,0 мас. ч, Прочность материала на изгиб.20 — 39 МПа. 1 табл. деструкции органического связующего в жестких условиях отжига синтеза сверхпроводя щей фазы, реакции продуктов деструкции с последней, а также возможного образования коксующегося остатка.

Наиболее близким по техническому существу и достигаемому результату к и редлагаемому композиционному материалу является композит, содержащий 4 мас. % поливинилбутираля (ПВБ) и 96 мас. % сверхпроводящего оксидногО соединения состааа У1ВЭ2С0307-х

Использование ПВБ в качестве связующего позволяет получать заготовки с высоки1756945 ми физико-механическими характеристиками (холодная прочность, низкая пористость и т. д.), Однако, при использовании этого связующего в высокотемпературном синтезе, конечные иэделия не обладают достаточной механической прочностью вследствие низкой термостойкости материала на основе этого связующего.

Кроме того, происходит частичный распад саерхпроводящей фазы вследствие реакции с продуктами пиролиза ПВБ, что приводит к деградации ВТСП-свойств.

Цель изобретения — создание сверхпроводящего композиционного материала, обладающего повышенной механической прочностью, на основе сверхпроводящего оксидного соединения состава У1Ва2Сиа07-х и полимерного связующего.

Поставленная цель достигается тем, что в состав композиционного материала в качестве полимерного связующего используется олигометилсилсесквиоксан формулы при следующем соотношении компонентов, мас, :

Олигометилсилсесквиоксан формулы (1) 0,5 — 6

Сверхпроводящее оксидное соединение состава У Ва Соз07-х 99,5 — 94

Максимальное и минимальное количество олигометилсилсесквиоксана выбрано с учетом того, что при большем содержании связующего вероятно значительное ухудшение сверхпроводящих свойств компоэита, а при меньшем содержании связующего требуемый эффект увеличения механической прочности композиционного изделия будет незначительным.

С целью формирования прочной полимерной матрицы, а также предотвращения деградации ВТСП-свойств композита, термообработку проводили следующим способом:

20 — 800 С вЂ” нагрев, скорость 200"С/ч, в среде аргона, расход газа 0.6 л/мин.;

800 С вЂ” выдержка в течение 4 ч в среде

: аргона, расход газа 1,0 л/мин„

800 — 950 С вЂ” нагрев, скорость 300 С/ч, в среде кислорода, расход газа 1,4 л/мин.;

950 С вЂ” выдержка в течение 3 ч в среде кислорода, расход газа 1,4 л/мин.

Охлаждение образцов проводили вместе с печью в течение 6 ч в токе кислорода.

Полиметилсилсесквиоксановый лак представляет собой раствор с олигометилсилсесквиоксана в смеси растворителей (ацетона и толуола).

5 Технический полиметилсилсесквиоксановый лак должен удовлетворять следующим требованиям:

Внешний вид Однородный раствор от бесцветного до желтого цвета

10 Содержание нелетучих веществ, . 40 + 3

Вязкость при 20 С, не менее 1,5 рН неводного раствора 5 — 7

Полиметилсилсесквиоксановый лак мо15 жет быть использован в качестве основы для получения жаропрочных и малогорючих прессматериалов, Примеры 1 — 3.

Композиционную систему готовили

20 смешением олигометилсилсесквиоксана (молекулярная масса 700 — 800 усл. ед.), взятога в виде 40 -ного раствора в ацетоно-толуольн эй смеси и порошка сверхпроводящего оксидного соединения

25 состава Y)BazCug07-х (ТУ 6-09-02-465-87).

В смесь добавляли при перемешивании изопропилоаый спирт до достижения сметаноподобной консистенции. Затем сметанообразную массу помещали на

30 фторопластовую подложку и сушили в течение суток при 50 С. Далее высушенный компоэит подвергали размолу в вибромельнице втечение 3 ч. Получали порошок с размером

35 частиц в пределах 3 — 10 мкм, Заготовки в аиде прямоугольных пластинок 15 х 8 х 1 мм формовали при Руд = 0,7

ГПа.

Термообработку заготовок иэделий из

40 композиционного материала производили следующим способом:

20 — 800 C — нагрев, скорость 200 С/ч, а среде аргона. расход газа 0,6 л/мин.;

800 С вЂ” выдержка в течение 4 ч в среде

45 аргона, расход газа 1,0 л/мин.;

800-950 С вЂ” нагрев, скорость 300 С/ч, в среде кислорода, расход газа 1,4 л/мин.;

950 C — выдержка в течение 3 ч, в среде кислорода, расход газа 1,4 л/мин.

50 Охлаждение образцов проводили вместе с печью в течение 6 ч в токе кислорода.

Прочность на изгиб и температуру

ВТСП-перехода полученных изделий имела значения, приведенные в таблице.

55 Анализ приведенной таблицы показывает, что композиционные изделия с содержанием полимерного связующего менее 0.5 мас. при сохранении ВТСП-свойств не обладают желаемой механической прочностью, тогда как композиционные изделия с содержанием связующего 6 мас. $ при зна1756945 ской прочности не обладают ВИСП-свойствами. Можно сделать вывод о максимальном (5 мас.%) и минимальном (0,5 мас.%) содержании олигометилсилсесквиоксана в сверхпроводящих композитэх, 5

Технико-зкономическое и реимущество изобретения заключается в том, что оно позволяет получать сверхпроводящие композиционные изделия. с прочностью в 2 раза превышающей прочность изделий не толь- 10 ко из чистой керамики, но и композитов на основе поливинилбутираля и имеющие температуру перехода в сверхпроводящее состояние около 86 К, Формула изобретения 15 повышения механической прочности материала при сохранении сверхпроводящих свойств, в качестве полимерного связующего он содержит олигометилсилсесквиоксан формулы (СНЗЬ1oi 5)а при следующем содержании компонентов, мас.%:

Олигометилсилсесквиоксан приведенной формулы 0,5 -6,0

Сверхпроводящее оксидное соединение состава У Ва2СозОт-x 99,5 — 94,0

Сверхпроводящий композиционный материал на основе оксидного соединения состава Y1BazCuaOz-õ и полимерного связующего, отл ича ю щи и с я тем,что,с целью 20

Составитель В.Аринушкин

Техред М.Моргентал Корректор Е.Папп

Редактор Н.Химчук

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 3091 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж 35, Раушская наб.. 4/5