Способ получения сверхпроводящего трехкомпонентного борида

Изобретение относится к области химической технологии, а именно к получению новых сверхпроводящих борсодержащих соединений. Сверхпроводящий трехкомпонентный борид, содержащий литий, ванадий и бор, с переходом в сверхпроводящее состояние при температуре 27 К получают твердофазным высокотемпературным синтезом исходных компонентов в виде смеси порошков ванадия и порошка бора, имеющих мольное отношение 1:2, и 0,3-0,5 моля металлического лития при температуре 1000°С в вакууме 10-4 Па в течение 5 минут. Технический результат изобретения - получение сверхпроводящих соединений, содержащих литий, ванадий и бор, с переходом в сверхпроводящее состояние при существенно более высоких температурах. 2 пр., 1 ил.

 

Изобретение относится к области химической технологии, а именно к получению новых сверхпроводящих борсодержащих соединений.

Из уровня техники известно несколько десятков сверхпроводящих борсодержащих соединений [C.Buzea et al. Review of the superconducting properties of MgB2. Superconductor Science & Technology, 2001, v.14, No.11, pp.R115-R146]. Известно также соединение состава LuRh4B4, переходящее в сверхпроводящее состояние при температуре Тс=11,76 К [J М.Vandenberg et al., Proc. Natl. Ac. Sci. USA, 1977, v.74, p.1336]. Указанное соединение получали методом прямого синтеза из элементов при повышенной температуре (~1000°С).

Существенный недостаток известных способов состоит в отсутствии возможности получения трехкомпонентных соединений со сверхпроводящим переходом при температуре выше ~12 К. Сведений о сверхпроводящих трехкомпонентных соединениях, в состав которых входили бы ванадий, бор и литий, вообще обнаружить не удалось.

Техническая задача - получение сверхпроводящих соединений, содержащих литий, ванадий и бор, с переходом в сверхпроводящее состояние при существенно более высоких температурах.

Это достигается тем, что сверхпроводящий трехкомпонентный борид, содержащий литий, ванадий и бор, с переходом в сверхпроводящее состояние при температуре 27 К получают твердофазным высокотемпературным синтезом исходных компонентов порошка ванадия, порошка бора и металлического лития. В смесь порошков ванадия и бора в мольном отношении 1:2 добавляют от 0,3 до 0,5 моля металлического лития. Синтез сверхпроводящего борида проводят в вакууме 10-4 Па при температуре 1000°С в течение 5 минут.

Способ иллюстрируется рис.1, на котором представлены температурные зависимости нормированного на внешнее магнитное поле Н магнитного момента т/Н образцов LiVB. Зависимости (1), (2) и (3) соответствуют образцам, находящимся во внешних магнитных полях Н=100, 300 и 500 Э в процессе измерений, соответственно. Вертикальной стрелкой указана температура перехода образцов в сверхпроводящее состояние Тс=27 К.

Способ осуществляют следующим образом. В смесь порошков ванадия и бора в мольном отношении 1:2 добавляют от 0,3 до 0,5 молей металлического лития. Смесь засыпают в контейнер из нержавеющей стали, который затем помещают в кварцевую ампулу. Для проведения твердофазного высокотемпературного синтеза ампулу подвергают вакуумированию, герметичному отпаиванию и выдержке в печи при температуре 1000°С в течение нескольких минут. После завершения процесса ампулу извлекают из печи, охлаждают до комнатной температуры и, не вскрывая, подвергают контролю сверхпроводящих свойств спеченного образца (продуктов реакции) с помощью измерения температурных зависимостей магнитного момента образца на СКВИД-магнетометре.

На рис.1 представлены температурные зависимости нормированного на внешнее магнитное поле Н магнитного момента m/Н образцов LiVB. Зависимости (1), (2) и (3) соответствуют образцам, находящимся в процессе измерений во внешних магнитных полях Н=100, 300 и 500 Э соответственно. Отклонение магнитного момента m/Н в область отрицательных значений (диамагнитное состояние) наблюдается при температуре Тc<27 К, что свидетельствует о возникновении сверхпроводимости в образцах при температуре Тс=27 К. Увеличение внешнего магнитного поля Н приводит к подавлению сверхпроводимости в образцах (уменьшению диамагнитного сигнала от образцов), что демонстрируется зависимостями (1), (2) и (3).

Пример 1

В контейнер из нержавеющей стали диаметром 4 мм, толщиной стенки 0,3 мм и высотой 25 мм помещали порошки ванадия и бора с размером зерен 100-200 мкм в мольном отношении 1:2 (масса ванадия - 51 мг или 1 ммоль, масса бора - 21,6 мг или 2 ммоль), туда же добавляли кусочек лития массой 2,1 мг или 0,3 ммоль. Контейнер помещали в кварцевую ампулу с внутренним диаметром 5 мм, которую вакуумировали до остаточного давления 10-4 Па и герметично отпаивали. Ампулу устанавливали вертикально в печи сопротивления, нагретой до 1000°С, и выдерживали в течение 5 минут. Затем ампулу извлекали из печи, охлаждали до комнатной температуры и, не вскрывая, исследовали сверхпроводящие свойства полученного образца состава LiVB (рис.1).

Пример 2

В контейнер из нержавеющей стали диаметром 4 мм, толщиной стенки 0,3 мм и высотой 25 мм помещали порошки ванадия и бора с размером зерен 100-200 мкм в мольном отношении 1:2 (масса ванадия - 51 мг или 1 ммоль, масса бора - 21,6 мг или 2 ммоль), туда же помещали кусок лития массой 3,5 мг или 0,5 ммоль. Контейнер помещали в кварцевую ампулу с внутренним диаметром 5 мм, которую вакуумировали до остаточного давления 10-4 Па и герметично отпаивали. Ампулу помещали вертикально в печь сопротивления, нагретую до 1000°С, и выдерживали в течение 5 минут. Затем ампулу извлекали из печи, охлаждали до комнатной температуры и, не вскрывая, исследовали сверхпроводящие свойства полученного образца состава LiVB. Установлено, что образец, полученный по описанной процедуре, имеет сверхпроводящие свойства, идентичные кривым, представленным на рис.1 (поэтому рисунок с этими кривыми авторы решили не дублировать).

Таким образом, предлагаемые компоненты, их количественный состав и условия термообработки позволяют получить новое соединение, переходящее в сверхпроводящее состояние при температуре ~27 К.

Способ получения сверхпроводящего трехкомпонентного борида, содержащего литий, ванадий и бор, с переходом в сверхпроводящее состояние при температуре 27 К, заключающийся в твердофазном высокотемпературном синтезе исходных компонентов в виде смеси порошков ванадия и порошка бора, имеющих мольное отношение 1:2, и 0,3-0,5 моля металлического лития при температуре 1000°С в вакууме 10-4 Па в течение 5 мин.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к технологии получения высокотемпературных проводников в системе металл-оксид металла и может использоваться для получения соединений, обладающих особыми физическими свойствами.

Изобретение относится к области химической технологии, а именно к получению новых сверхпроводящих соединений в области высоких давлений от 17 ГПа до 160 ГПа. .

Изобретение относится к технологии получения высокотемпературных проводников в системе металл-оксид металла и может использоваться для получения соединений, обладающих особыми физическими свойствами.

Изобретение относится к технологии получения высокотемпературных проводников в системе металл-теллурид металла и может использоваться для получения соединений, обладающих особыми физическими свойствами.

Изобретение относится к технологии получения высокотемпературных проводников в системе металл - оксид металла и может использоваться для получения соединений, обладающих особыми физическими свойствами.

Изобретение относится к технологии получения высокотемпературных проводников в системе металл-оксид металла и может использоваться для получения соединений, обладающих особыми физическими свойствами.

Изобретение относится к области технологии получения высокотемпературных проводников в системе металл - оксид металла и может использоваться для получения соединений, обладающих уникальными физическими свойствами.

Изобретение относится к способу обработки сверхпроводящих материалов на основе композитных высокотемпературных сверхпроводников (ВТСП) и может быть использовано для передачи электроэнергии, для создания токоограничителей, трансформаторов, мощных магнитных систем.

Изобретение относится к сверхпроводящему проводу, содержащему разделители различных видов, которые размещены между противодиффузионной трубкой и модулями, а также между самими модулями с использованием способа внутрифазовой диффузии.
Изобретение относится к изготовлению теплопроводной керамики на основе нитрида алюминия, которая может быть использована в электронике и электротехнике, в частности, в качестве материала подложек мощных силовых и СВЧ полупроводниковых приборов, а также других устройств, где требуются высокие диэлектрические характеристики, прочность и теплопроводность материала.

Изобретение относится к получению сверхтвердого материала, который содержит CVD-алмаз и который может быть использован при изготовлении инструмента для правки шлифовальных кругов, режущего, бурового инструмента и др.
Изобретение относится к области цветной металлургии и, в частности, к технологии производства алюминия методом электролиза криолит-глиноземных расплавов, а именно к материалу смачиваемого катода алюминиевого электролизера.

Изобретение относится к технологии электролитического производства алюминия из криолит-глиноземных расплавов, в частности к материалу для смачиваемого катода алюминиевого электролизера.

Изобретение относится к области получения синтетических сверхтвердых материалов, в частности поликристаллического кубического нитрида бора, в условиях высоких давлений и температур для использования в химической, инструментальной, электронной и ряде других отраслей промышленности.
Изобретение относится к области химии, энергетики и технологии производства изделий из конструкционных материалов на основе нитрида бора, алюминия и карбида кремния и может быть использовано для изготовления изделий из высокопрочных, безусадочных керамических материалов, работающих в условиях высоких термоциклических нагрузок в окислительной, коррозионной и агрессивной атмосфере, в частности в энергетических установках.

Изобретение относится к области машиностроения и, в частности, к получению композиционных материалов на основе порошков алмаза и/или кубического нитрида бора, которые могут быть использованы, например, в качестве режущих элементов в различных инструментах: буровом, правящем, в инструментах для камнеобработки и стройиндустрии и др.
Изобретение относится к области цветной металлургии, в частности к технологии производства алюминия методом электролиза криолит-глиноземных расплавов. .
Изобретение относится к области получения тугоплавких керамических материалов, в частности к способам получения нитрида алюминия в режиме горения. .
Изобретение относится к способам соединения отдельных деталей из нитрида кремния, используемым при изготовлении конструкционных изделий, например сопловых аппаратов, длинномерных термопарных чехлов и труб (хлорвводов), работающих в расплаве алюминия при температуре 1200°С, стеклоплавильных аппаратов для вытягивания стекловолокна при температуре до 1600°С.

Изобретение относится к получению электропроводящих соединений металлов. .

Изобретение относится к области химической технологии, а именно к получению новых сверхпроводящих борсодержащих соединений

Наверх