Высокотемпературный сверхпроводник

Авторы патента:

C04B35 - Формованные керамические изделия, характеризуемые их составом (пористые изделия C04B 38/00; изделия, характеризуемые особой формой, см. в соответствующих классах, например облицовка для разливочных и плавильных ковшей, чаш и т.п. B22D 41/02); керамические составы (содержащие свободный металл, связанный с карбидами, алмазом, оксидами, боридами, нитридами, силицидами, например керметы или другие соединения металлов, например оксинитриды или сульфиды, кроме макроскопических армирующих агентов C22C); обработка порошков неорганических соединений перед производством керамических изделий (химические способы производства порошков неорганических соединений C01)

 

Сверхпроводник содержит, ат.%: лантан или иттрий 7,7 - 8,0; барий 15,4 - 16,0; серебро 23,1 - 24,0; селен 52,0 - 53,9. Химическая структура выражается формулой Y1Ba2Ag3Se7-x или La1Ba2Ag3Se7-x, где x изменяется от 0 до 0,5. Температура перехода в сверхпроводящее состояние составляет 373 K. 1 ил.

Изобретение относится к сверхпроводящим материалам и может быть использовано в таких областях, как энергетика (системы генерирования, хранения и передачи энергии на расстояния), транспорт (авиа- и космические аппараты, поезда на магнитной подушке), электроника и вычислительная техника (сверхпроводящие квантовые интерферометры, сверхпроводящие элементы памяти), физика элементарных частиц (сверхпроводящие ускорители), горнодобывающая промышленность (магнитные сепараторы) и медицина (сверхпроводящие томографы).

Широко известное в высокотемпературных сверхпроводниках (ВТСП) соединение YBa2Cu3O7 с температурой перехода в сверхпроводящее состояние порядка 90 K относится к оксидному медьсодержащему сверхпроводнику на основе иттриевобариевой керамики.

Соединение это имеет кристаллическую структуру, которая близка к структуре перовскита, и, как указано выше, невысокую температуру перехода. Невысокая температура перехода 93 K означает необходимость использования хладагента и обусловлена появлением в кристаллической структуре кислородпероксидной цепочки O22- Целью изобретения является повышение температуры перехода в сверхпроводящее состояние.

Поставленная цель достигается тем, что в сверхпроводник, содержащий в основе иттрий или подобный ему лантан, барий и серебро и имеющий ромбическую структуру, введен селен при следующем соотношении ингредиентов, ат. %: иттрий (лантан) 7,7 - 8,0, барий 15,4 - 16,0, серебро 23,1 - 24,0, селен 52,0 - 53,9, причем его химическая структура выражается формулой YBa2Ag3Se7-х, или LaBa2Ag3Se7-x, где x - нарушение стехиометрии, т.е. недостаток селена, изменяется от 0 до 0,5.

Для получения сверхпроводника YBa2Ag3Se7 или подобного сверхпроводника LaBa2Ag3Se7 были подготовлены три селенидных соединений: селенид серебра Ag2Se, селенид бария с селеном (ввиду непрочного соединения селенид бария) BaSe+Se2, селенид иттрия (лантана) Y2Se3(La2Se3). Для получения вещества с заданным стехиометрическим составом исходная смесь была помещена в тигель технологической установки, в котором при высокой температуре проходила твердофазная реакция: Полученный сверхпроводник в виде поликристаллического порошка темно-серого цвета явился оптимальным по своим сверхпроводящим свойствам при x - 0. При приближении x к величине 0,5 наблюдалось существенное уменьшение температуры перехода в сверхпроводящее состояние. Поэтому высокотемпературное сверхпроводящее соединение синтезировано вышеуказанной твердофазной реакцией.

Элементарная ячейка заявленного сверхпроводящего материала ромбическая, в которой: - атомы серебра с координационным числом равным 5 расположены в центре квадратов, образующих двумерные слои. Эти квадраты являются основаниями пирамид, в вершинах которых расположены атомы селена; - атомы серебра с координационным числом равным 4 имеют селенидное окружение в виде плоского квадрата, образуют линейные цепочки вдоль оси b путем соединения таких квадратов вершинами. Атомы селена, входящие в цепочку и находящиеся в вершинах оси c, являются одновременно вершинами пирамид; - ионы бария, как и серебра, расположены вдоль оси c с ориентацией по оси b, при этом ионы бария локализованы внутри вышеуказанных слоев серебра и селена; - ионы иттрия (лантана) расположены вдоль оси c с ориентацией по оси b между двумерными слоями серебра и селена.

Достижение цели - повышение температуры перехода в сверхпроводящее состояние - иллюстрируется чертежом, на котором представлена зависимость магнитной восприимчивости полученного сверхпроводника YBa2Ag3Se7 от изменения температуры. Критическая температура сверхпроводника приближается к 373 K. Теоретическая температура перехода определена авторами и составляет 372 K. Температура перехода в сверхпроводящее состояние заявленного сверхпроводника обусловлена появлением в кристаллической структуре селенид-иона Se22- .

Таким образом, сверхпроводящая природа рассматриваемого сверхпроводника при температурах ниже 373 K доказана с помощью эффекта Мейснера, который очевиден из данных по магнитной восприимчивости, приведенной на чертеже. Так что неопровержимым признаком сверхпроводимости является диамагнетизм, который выражается в отрицательной магнитной восприимчивости.

Из этого следует, что заявленный высокотемпературный сверхпроводник является действительно высокотемпературным сверхпроводником, ибо под высокотемпературным сверхпроводником понимали лишь антитезу обычного низкотемпературного сверхпроводника, требующего охлаждения. Заявленный сверхпроводник обладает более высокой температурой перехода, превышает на 163 K тот же критический параметр у известного соединения и не требует охлаждения.

Использование заявленного изобретения позволяет повысить рабочую температуру эксплуатируемых устройств без необходимости использования хладагента и, следовательно, увеличивает эффективность и расширяет возможности применения сверхпроводящего соединения. Изобретение обусловило возможность раскрытия механизма возникновения явления ВТСП на базе установленных фундаментальных закономерностей свойств веществ и структурного представления материи, что позволяет синтезировать с устойчивой сверхпроводимостью ВТСП-материалы при 1100 K.

Формула изобретения

Высокотемпературный сверхпроводник, содержащий иттрий или лантан и барий и имеющий ромбическую структуру, отличающийся тем, что он дополнительно содержит серебро и селен при следующем соотношении компонентов, атм.%: Иттрий или лантан - 7,7 - 8,0
Барий - 15,4 - 16,0
Серебро - 23,1 - 24,0
Селен - 52,0 - 53,9
причем его химическая структура выражается формулой Y1Ba2Ag3Se7-x или La1Ba2Ag3Se7-x, где Х изменяется от 0 до 0,5.

РИСУНКИ

Рисунок 1



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способам изготовления сверхпроводящего провода, более конкретно, к способу изготовления сверхпроводящего провода из Nb3Al, использующегося в качестве сверхпроводящих материалов для создания сильных магнитных полей в сверхпроводящих магнитах, которые применяются в ядерном синтезе или в подобных установках

Изобретение относится к способам изготовления сверхпроводящего провода, более конкретно, к способу изготовления сверхпроводящего провода из Nb3Al, использующегося в качестве сверхпроводящих материалов для создания сильных магнитных полей в сверхпроводящих магнитах, которые применяются в ядерном синтезе или в подобных установках

Изобретение относится к сверхпроводящему проволочному материалу, предназначенному для сильноточных устройств, применяемых в термоядерных реакторах, накопителях энергии и иных подобных устройствах

Изобретение относится к способу изготовления высокотемпературного сверхпроводника и сформированных из него фасонных тел, состоящего из окислов висмута, стронция, кальция, меди и при необходимости свинца, а также сульфатов стронция и/или бария

Изобретение относится к производству углеродных материалов, в частности к технологии получения графитовой фольги с регулируемым распределением плотности

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при изготовлении огнеупоров для футеровок кислородных конвертеров, дуговых, мартеновских и индукционных печей и вагранок

Изобретение относится к промышленности абразивных материалов, в частности к способу получения абразивных зерен

Изобретение относится к области порошковой металлургии и может быть использовано для изготовления керамических конструкционных деталей, в том числе и крупногабаритных, например, истираемых вставок и монолитных ободов надроторного уплотнения рабочего колеса газотурбинных двигателей, формовой оснастки для отливки термостойких стекол, сепараторов подшипников и т.д

Изобретение относится к области порошковой металлургии и может быть использовано для изготовления керамических конструкционных деталей, в том числе и крупногабаритных, например, истираемых вставок и монолитных ободов надроторного уплотнения рабочего колеса газотурбинных двигателей, формовой оснастки для отливки термостойких стекол, сепараторов подшипников и т.д

Изобретение относится к области порошковой металлургии и может быть использовано для изготовления керамических конструкционных деталей, в том числе и крупногабаритных, например, истираемых вставок и монолитных ободов надроторного уплотнения рабочего колеса газотурбинных двигателей, формовой оснастки для отливки термостойких стекол, сепараторов подшипников и т.д

Изобретение относится к производству специальной технической керамики и может быть использовано для изготовления прочной облегченной брони

Изобретение относится к огнеупорной промышленности, а именно к производству углеродистых огнеупоров с периклазсодержащим заполнителем, используемых для футеровки металлургических агрегатов

Изобретение относится к огнеупорной промышленности, а именно к производству углеродистых огнеупоров с периклазсодержащим заполнителем, используемых для футеровки металлургических агрегатов
Изобретение относится к огнеупорной промышленности и может быть использовано для изготовления огнеупорного сырья - заполнителей, порошков, масс, цементов

Изобретение относится к сверхпроводящим материалам и может быть использовано в таких областях, как энергетика, транспорт, электроника и вычислительная техника, физика элементарных частиц, горнодобывающая промышленность и медицина

Наверх