Способ получения сверхпроводящего материала на основе bi-2223 с критической температурой перехода 197 к



Способ получения сверхпроводящего материала на основе bi-2223 с критической температурой перехода 197 к
Способ получения сверхпроводящего материала на основе bi-2223 с критической температурой перехода 197 к

 


Владельцы патента RU 2568463:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Иркутский государственный технический университет" (ФГБОУ ВПО "ИрГТУ") (RU)

Изобретение относится к созданию новых высокотемпературных сверхпроводящих (ВТСП) материалов и позволяет получить материал, обладающий сверхпроводимостью при температуре 197 К. Данное изобретение может найти широкое применение в области энергетики в качестве энергосберегающих материалов, в частности является наиболее подходящей основой для создания ВТСП кабелей. Образец номинального состава Bi-2223 после охлаждения ниже температуры сверхпроводящего перехода (Тс) помещают в вакуум (Р≤10-6 Торр) и при воздействии на образец материала Bi-2223 внешнего давления Р≤10-6 Торр он проявляет свойства сверхпроводящего материала с температурой перехода 197 К. Сверхпроводящий материал, полученный предлагаемым способом, обладает значительно более высокой критической температурой, чем все известные ВТСП. 2 з.п. ф-лы, 2 ил., 3 пр.

 

Изобретение относится к созданию новых высокотемпературных сверхпроводящих (ВТСП) материалов и позволяет получить материал, обладающий сверхпроводимостью при температуре 197 К. Данное изобретение может найти широкое применение в области энергетики в качестве энергосберегающих материалов.

Заявляемое изобретение относится к приоритетным направлениям развития науки и технологий «Технология создания и обработки композиционных и керамических материалов» и «Технологии создания энергосберегающих систем транспортировки, распределения и потребления тепла и электроэнергии [Алфавитно-предметный указатель к Международной патентной классификации по приоритетным направлениям развития науки и технологий / Ю.Г. Смирнов, Е.В. Скиданова, С.А. Краснов. - М.: ПАТЕНТ, 2008. - с. 71 и с. 97], так как этот материал является сверхпроводящей керамикой и может стать основой для создания ВТСП кабельной линии электропередачи, способной передавать электроэнергию на дальние расстояния без потерь на сопротивление.

Известен способ получения висмутового сверхпроводника Bi-2201 методами твердофазного синтеза [N.R. Khasanova, E.V. Antipov, Bi-2201 phases Synthesis, structures and superconducting properties, Physica C: Superconductivity, 246, 241-252, 1995]. Эти методы включают в себя приготовление стехиометрического состава по обычной керамической технологии и последующего долговременного отжига при определенных температурах.

Признаком аналога, совпадающим с существенным признаком заявляемого способа, является назначение объекта, то есть получение сверхпроводников.

Недостатком аналога является низкая температура сверхпроводящего перехода синтезируемых фаз - Тс (Bi-2201)≤9 К [Ю.А. Китаев, М.Ф. Лимонов, А.П. Миргородский, А.Г. Панфилов, Р.А. Эварестов, Квазидвумерность перовскито-подобных сверхпроводников: структура, фононы, электроны, ФТТ 36, 865-952, 1994].

Известен также способ получения висмутового сверхпроводника Bi-2212 методами твердофазного синтеза [патент РФ №2017274, Способ получения высокотемпературного сверхпроводящего материала, Bi2Sr2Can-1CunO2n+1, ].

Признаком аналога, совпадающим с существенным признаком заявляемого способа, является назначение объекта, то есть получение сверхпроводников.

Недостатком аналога является низкая температура сверхпроводящего перехода синтезируемых фаз - Тс (Bi-2212)≤80 К [Ю.А. Китаев, М.Ф. Лимонов, А.П. Миргородский, А.Г. Панфилов, Р.А. Эварестов, Квазидвумерность перовскито-подобных сверхпроводников: структура, фононы, электроны, ФТТ 36, 865-952, 1994].

В качестве наиболее близкого аналога заявляемого способа (способа-прототипа) принят способ получения высокотемпературного сверхпроводника Bi-2223 [Nayera Hassan Mohammed, Ramadan Awad, Ali Ibrahim Abou-Aly, Ibrahim Hassan Ibrahim, Mohammed Saied Hassan Optimizing the Preparation Conditions of Bi-2223 Superconducting Phase Using PbO and PbO2, Materials Sciences and Applications, 2012, 3, 224-233].

Признаком прототипа, частично совпадающим с существенным признаком заявляемого способа - назначением, является получение сверхпроводящего материала общей формулы Bi-2223.

Недостаткам способа-прототипа является низкая температура сверхпроводящего перехода Тс (Bi-2223)≤1 К [Ю.А. Китаев, М.Ф. Лимонов, А.П. Миргородский, А.Г. Панфилов, Р.А. Эварестов, Квазидвумерность перовскито-подобных сверхпроводников: структура, фононы, электроны, ФТТ 36, 865-952, 1994].

Изобретение направлено на создание высокотемпературных сверхпроводников.

Технический результат заявляемого изобретения заключается в получении сверхпроводящего материала на основе (Bi-2223) с температурой перехода 197 К.

Технический результат заявляемого изобретения достигается тем, что образец номинального состава Bi-2223 охлаждают ниже температуры сверхпроводящего перехода - в диапазоне температур Тс - 1,4 К и устанавливают внешнее давление Р≤10-6 Торр. Именно при воздействии на образец номинального состава Bi-2223 внешнего давления Р≤10-6 Торр он проявляет свойства сверхпроводящего материала с температурой перехода 197 К.

Главными отличиями от прототипа является то, что образец номинального состава Bi-2223 охлаждают ниже температуры сверхпроводящего перехода и устанавливают внешнее давление Р≤10-6 Торр, что приводит к получению сверхпроводящего материала с температурой перехода 197 К. Это доказывает соответствие заявляемого изобретения критерию «новизна».

Сверхпроводящий материал, полученный предлагаемым способом, обладает значительно более высокой критической температурой, чем все известные ВТСП. Из этого следует, что такой материал является наиболее подходящей основой, для создания ВТСП кабелей.

Из уровня техники не известно использование низкого давления с целью увеличения критической температуры сверхпроводящего материала. А именно не известно из уровня техники повышение критической температуры материала Bi-2223 при внешнем давлении Р≤10-6 Торр. Следовательно, это доказывает соответствие заявляемого способа условию патентоспособности «изобретательский уровень».

Изобретение поясняется графическими материалами, где на фиг. 1 представлены температурные зависимости магнитного момента висмутового сверхпроводника номинального состава Bi-2223, находящегося в магнитном поле 50 Э при давлении (установленном после охлаждения до Т=15 К) Р=1,5-2 Торр (кривая 1) и Р=10-6 Торр (кривая 2). На фиг. 2 представлена температурная зависимость магнитного момента висмутового сверхпроводника номинального состава Bi-2223, находящегося в магнитном поле 50 Э при давлении Р=10-6 Торр, установленном перед охлаждением образца.

Способ получения сверхпроводящего материала на основе (Bi-2223) с температурой перехода 197 К осуществляется следующим образом.

Образец номинального состава Bi-2223 монокристаллической или поликристаллической формы охлаждают ниже температуры сверхпроводящего перехода, то есть в диапазоне температур Тс - 1,4 К, и устанавливают внешнее Р≤10-6 Торр, то есть подвергают воздействию указанного внешнего давления.

Пример 1. Висмутовый сверхпроводник номинального состава Bi-2223 охлаждают до температуры 15 К, устанавливают внешнее давление Р=10-6 Торр с последующим измерением магнитного момента в магнитном поле 50 Э.

Пример 2. Висмутовый сверхпроводник номинального состава Bi-2223 охлаждают до температуры 15 К, устанавливают внешнее давление Р=2 Торр с последующим измерением магнитного момента в магнитном поле 50 Э.

Пример 3. Висмутовый сверхпроводник номинального состава Bi-2223 при температуре 250 К (т.е. при температуре выше температуры сверхпроводящего перехода) помещают в вакуум (Р≤10-6 Торр) и измеряют температурную зависимость магнитного момента в поле 50 Э.

Магнитные измерения, проведенные с помощью вибрационного магнетометра фирмы Quantum Design показывают, что температура сверхпроводящего перехода Bi-2223, находящегося в магнитном поле 50 Э при давлении Р=1,5-2 Торр, равна 106 К, а при Р=10-6 Торр Тс=197 К (пример 1 и 2). Образец номинального состава Bi-2223, помещенный в вакуум (Р≤10-6 Торр) при Т·Тс (пример 3), утратил сверхпроводящие свойства.

Таким образом, из экспериментальных данных видно, что при охлаждении висмутового сверхпроводника номинального состава Bi-2223 ниже температуры сверхпроводящего перехода с последующим установлением внешнего давления Р≤10-6 Торр происходит увеличение температуры сверхпроводящего перехода более чем на 90 К.

Источники информации

1) Алфавитно-предметный указатель к Международной патентной классификации по приоритетным направлениям развития науки и технологий / Ю.Г. Смирнов, Е.В. Скиданова, С.А. Краснов. - М.: ПАТЕНТ, 2008. - с. 71 и с. 97.

2) N.R. Khasanova, E.V. Antipov, Bi-2201 phases Synthesis, structures and superconducting properties, Physica C: Superconductivity, 246, 241-252 (1995).

3) Ю.А. Китаев, М.Ф. Лимонов, А.П. Миргородский, А.Г. Панфилов, Р.А. Эварестов, Квазидвумерность перовскито-подобных сверхпроводников: структура, фононы, электроны, ФТТ 36, 865-952, (1994).

4) Способ получения высокотемпературного сверхпроводящего материала Bi2Sr2Can-1CunO2n+1 (патент РФ №2017274) (17274).

5) Nayera Hassan Mohammed, Ramadan Awad, AH Ibrahim Abou-Aly, Ibrahim Hassan Ibrahim, Mohammed Saied Hassan Optimizing the Preparation Conditions of Bi-2223 Superconducting Phase Using PbO and PbO2, Materials Sciences and Applications, 3, 224-233 (2012).

1. Способ получения сверхпроводящего материала на основе Bi-2223 с температурой перехода Tc 197 К путем установления рабочего давления P≤10-6 Торр в диапазоне температур Tc - 1,4 К.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве сверхпроводящего материала Bi-2223 используют Bi-2223 в виде монокристалла.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве сверхпроводящего материала Bi-2223 используют Bi-2223 в виде поликристаллической формы.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области изготовления сверхпроводящих магнитных систем различного назначения. Способ получения многоволоконной заготовки для изготовления сверхпроводящего провода на основе соединения Nb3Sn заключается в формировании первичной многоволоконной заготовки путем размещения в чехле из сплава Cu-Sn Nb-содержащих прутков, объединенных в блоки путем размещения между ними прутков из сплава Cu-Sn, а толщину стенки чехла первичной многоволоконной заготовки выбирают в интервале 0,5-0,8 минимального расстояния между ближайшими Nb-содержащими прутками, не принадлежащими одному блоку, которую деформируют, и формируют многоволоконную заготовку путем размещения прутков, полученных из первичной многоволоконной заготовки, в чехле из меди или сплава Cu-Sn, при этом Nb-содержащий пруток выполняют с размещенным вдоль его центральной оси легирующим вкладышем из сплава Ti-Sn, содержащим олово в количестве от 3 до 15 мас.%, а степень разовой деформации при деформировании первичной многоволоконной заготовки волочением не превышает 20%.

Изобретение относится к технологии получения сверхпроводящих материалов и может быть использовано в электротехнической промышленности и других отраслях науки и техники при изготовлении сверхпроводящих магнитных систем различного назначения.

Изобретение относится к области производства сверхпроводящих материалов и может быть использовано в электротехнической промышленности и других отраслях техники для изготовления сверхпроводящих магнитных систем различного назначения.

Способ относится к электротехнике и может быть использован при конструировании и изготовлении сверхпроводящих проводов на основе соединения Nb3Sn для сверхпроводящих магнитных систем энергетических установок термоядерного синтеза.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при конструировании и изготовлении сверхпроводящих проводов на основе соединения Nb3Sn для установок термоядерного синтеза, импульсных магнитных систем или для других перспективных технологий, в которых требуются сверхпроводники с повышенной критической плотностью тока.

Изобретение относится к способу охлаждения по меньшей мере одного сверхпроводящего кабеля, установленного в имеющем по меньшей мере одну термически изолированную трубу криостате с охваченным трубой свободным пространством, в котором установлены кабель и по меньшей мере одно трубчатое устройство, через которое из находящейся на одном конце точки подачи до отдаленного конца пропускается охлаждающее средство.

Изобретение относится к технологии высокотемпературных ленточных сверхпроводников на основе смешанных оксидов иттрия-бария-меди (YBCO) и может быть использовано при конструировании и изготовлении высокотемпературных сверхпроводящих проводов второго поколения, в частности в импульсных магнитных системах или в других установках, в которых требуются сверхпроводники с высокой механической прочностью.

Изобретение относится к области сверхпроводимости и нанотехнологий, а именно к способу получения и обработки композитных материалов на основе высокотемпературных сверхпроводников (BTCП), которые могут быть использованы в устройствах передачи электроэнергии, для создания токоограничителей, трансформаторов, мощных магнитных систем.

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

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 получению оксидно-цинковой варисторной керамики и может быть использовано в электроэнергетике при изготовлении варисторов, являющихся основным элементом нелинейных ограничителей перенапряжения.
Изобретение относится к способу получения варисторной керамики. Технический результат изобретения заключается в повышении напряжения пробоя и коэффициента нелинейности при использовании холодного прессования.

Изобретение относится к способу получения нанопорошков на основе феррита висмута для создания магнитоэлектрических материалов - мультиферроиков и компонентов электронной техники, которые могут найти широкое применение в микроэлектронике, в частности спиновой электронике (спинтронике); в сенсорной и СВЧ-технике; в устройствах для записи, считывания и хранения информации и др.

Изобретение относится к электронной технике, в частности к полупроводниковым керамическим материалам, и может быть использовано при производстве варисторов на основе оксида цинка.

Изобретение относится к керамическим электропроводящим материалам, которые имеют низкое значение удельного электрического сопротивления и могут быть использованы в качестве электродных материалов.

Изобретение относится к сцинтилляционной технике, прежде всего к эффективным, быстродействующим сцинтилляционным детекторам. Описан способ получения прозрачной керамики, заключающийся в том, что предварительно в металлический порошкообразный цинк добавляют металлический порошкообразный магний, далее газофазным методом проводят синтез порошка для получения гранул в форме тетраподов и имеющих трехмерную наноструктуру, содержащую оксид магния в количестве 0,5-2,3 мас.%, затем полученную смесь подвергают горячему прессованию при температуре 1100-1200°C и давлении 100-200 МПа.

Изобретение относится к области производства керамических материалов и предназначено для использования при изготовлении мишеней на основе оксида цинка, являющихся источником материала для магнетронного, электронно-лучевого, ионно-лучевого и других методов нанесения пленок в микро-, опто-, наноэлектронике.
Изобретение относится к способу получения материалов на основе сложного оксида Y(BaxBe1-x) 2Cu3O7- с широким спектром электрических свойств от высокотемпературных сверхпроводников до полупроводников, которые могут быть использованы в микроэлектронике; электротехнике; энергетике, например для получения пленок методами нанесения покрытий и катодного распыления мишеней из этого материала; проводников тока второго поколения; терморезисторов.

Изобретение относится к области получения высокотемпературных сверхпроводящих (ВТСП) материалов, применяемых в производстве соленоидов, быстродействующих счетных устройств, оборудования для медицины, а также в технике низких температур.

Мишень для ионно-плазменного распыления выполнена на основе оксида металла и содержит углерод. Концентрация углерода в мишени выбрана из условия обеспечения при температуре распыления теплового эффекта от экзотермической реакции при окислении углерода кислородом оксида металла и свободным кислородом в зоне распыления, меньшего интегрального теплоотвода в упомянутой зоне, и составляет 0,1-20 ат.% . Оксидом металла является оксид цинка. Изобретение позволяет улучшить характеристики наносимых слоев, повысить степень использования мишеней и уменьшить энергетические затраты при распылении. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.
Наверх