Синтез високотемпературних надпровідних сполук та стабілізація їх властивостей

г) перевірка теоретичної моделі залежності критичної температури переходу в надпровідний стан від хімічного складу зразків (Pb1 yMy) Sr2 (Ca1 xRx) Cu2O7- (M – метал, R – рідкісноземельний елемент) на основі власних експериментальних даних. 

Об’єкт дослідження. Об’єктом дослідження є високотемпературні надпровідні матеріали. 

Предмет дослідження. Предметом дослідження є методи стабілізації надпровідних властивостей ВТНП сполук на основі Y-123, Bi-2212 та Pb-1212 фази. 

Методи дослідження. Фазовий склад синтезованих зразків контролювався методом рентгенофазового аналізу. Температуру переходу в надпровідний стан визначали резистивним методом та методом вимірювання магнітної сприйнятливості. Кількість надпровідної фази визначали методом вимірювання магнітної сприйнятливості. Вміст кисню визначали методом йодометричного титрування. Статистичний аналіз здійснювали за допомогою пакету програм “STATISTICA”. 

Наукова новизна одержаних результатів. Одержані результати представляють певний інтерес у сфері наукових та технічних досліджень. Наукова новизна одержаних результатів полягає в наступному: 

Синтезовано вперше деякі серії композитних зразків на основі надпровідної кераміки складу YBa2Cu3O7-δ та Bi2Sr2CaCu2Ox з органічними та неорганічними композитними добавками. 

Досліджено вплив легуючих добавок на властивості ВТНП матеріалів. 

Виявлена стабілізуюча дія композитних добавок у процесах хімічної деградації надпровідної кераміки. 

Вперше синтезовано серію надпровідних зразків складу (Pb0, 63Cu0, 27) Sr2 (Ca0, 21Ln0, 79) Cu2O7- при атмосферному тиску. 

Досліджено вплив рідкісноземельних елементів на властивості ВТНП зразків Pb-1212 кераміки. 

Проведено теоретичний аналіз залежності надпровідних властивостей зразків (Pb1-yMy) Sr2 (Ca1-xRx) Cu2O7- (M – метал, R – рідкісноземельний елемент) від їх хімічного складу. 

Практичне значення одержаних результатів. Наші дослідження мають безпосередній взаємозв’язок із практичними цілями. Слід зазначити, що з появою високотемпературних надпровідників з’явилися перспективи їх практичного застосування в магнітах, мережах передачі електроенергії, ЕОМ, приладах, що базуються на ефекті Джозефсона. Успіх практичного використання ВТНП матеріалів залежить від багатьох взаємозалежних властивостей надпровідників. Серед цих властивостей чинне місце має хімічна стабільність. Саме тому питання стабілізації надпровідних властивостей ВТНП сполук має дуже важливе практичне значення. Методи стабілізації, що досліджені нами, можна розглядати як потенційні засоби стабілізації надпровідних властивостей ВТНП сполук при їх практичному використанні. 

Особистий внесок здобувача. Визначення проблеми та постановка задач дослідження здійснювались при безпосередній участі автора. Проведення експериментів, аналіз та інтерпретація результатів, в основному, виконані автором особисто. Обговорення результатів проводились спільно з науковим керівником, проф. Неділько С. А. 

Апробація результатів дисертації. Основні результати роботи були оприлюднені та обговорені на наукових конференціях: Electronic Processes in Organic Materials. 3-rd International Conference. Khаrkiv. Ukraine. May 22-28, 2000; Polish-Ukrainian Conference Polymers of Special Applications. Radom. Poland. July 6-8, 2000; Складні оксиди, халькогеніди та галогеніди для функціональної електроніки. Х Науково-технічна конференція. Ужгород, 26-29 вересня 2000; II всеукраїнська конференція студентів та аспірантів. Київ, 17-18 травня 2001; XV українська конференція з неорганічної хімії. Київ, 3-7 вересня 2001; Международная конференция “Передовая керамика третьему тысячелетию”. Киев, 5-9 ноября 2001. 

Публікації. За результатами дисертаційної роботи надруковано 4 статті у наукових журналах та 8 тез доповідей на наукових конференціях. 

Об’єм та структура дисертації. Дисертація складається із вступу, п’яти розділів, висновків, списку використаних джерел (178 найменувань) та додатків. Робота викладена на 146 сторінках, містить 47 рисунків та 25 таблиць. 

 

 

У вступі подано обґрунтування актуальності роботи, сформульовано мету, наукову новизну та практичну значимість досліджень. 

Перший розділ містить огляд літератури, в якому зібрано та узагальнено дані про еволюцію максимальної критичної температури переходу в надпровідний стан, кристалічні структури та методи синтезу полікристалічних високотемпературних надпровідників. Проаналізовано процеси хімічної деградації ВТНП сполук під дією різних факторів. Показана необхідність розробки методів стабілізації надпровідних сполук. Розглянуто літературні дані, що містять інформацію про композитні матеріали з органічними та неорганічними добавками. Показана несистематичність такого роду досліджень. Розглянуто та проаналізовано зміну критичної температури переходу в надпровідний стан (Pb, Cu) -1212 кераміки в залежності від різних факторів. Виявлено, що роботи по дослідженню зразків 1212 кераміки на основі плюмбуму мають епізодичний характер. 

Другий розділ містить методики експерименту та опис методів дослідження. Проаналізовано склад вихідних речовин, розрахована їх кількість для проведення синтезу. Розглянуто методи синтезу надпровідних зразків, а саме керамічний метод та золь-гель метод. Показано, що синтез зразків на основі бісмуту та плюмбуму має свої особливості, що обумовлено леткістю цих компонентів. Тому синтез зразків здійснювали у дві стадії. На першій стадії синтезу одержували прекурсор, який містив усі елементи, окрім бісмуту та плюмбуму. Щоб запобігти випаровування летких компонентів, їх додавали на другій стадії синтезу. 

Спосіб насичення тонкопористої надпровідної кераміки органічним полімером був здійснений з використанням високого вакууму і кріогенного охолодження. Цей спосіб забезпечує найбільш повне заповнення пор ВТНП кераміки органічною фазою та запобігає витрат органічних речовин при вакуумуванні. 

При проведенні експерименту було використано наступні фізичні методи: рентгенофазовий аналіз (дифрактометр ДРОН-3М, CuКα, Ni фільтр) ; вимірювання електричного опору (чотириконтактний метод) ; вимірювання магнітних властивостей (високочастотний СКВІД-магнетометр). 

 Вміст кисню визначали методом йодометричного титрування. 

 Третій розділ присвячений дослідженням впливу неорганічних композитних добавок на властивості надпровідної кераміки YBa2Cu3O7-δ та Bi2Sr2CaCu2Ox. ВТНП сполуки є досить хімічно-активними речовинами, тому дія агресивного навколишнього середовища, а