Портал освітньо-інформаційних послуг «Студентська консультація»

  
Телефон +3 8(066) 185-39-18
Телефон +3 8(093) 202-63-01
 (093) 202-63-01
 studscon@gmail.com
 facebook.com/studcons

<script>

  (function(i,s,o,g,r,a,m){i['GoogleAnalyticsObject']=r;i[r]=i[r]||function(){

  (i[r].q=i[r].q||[]).push(arguments)},i[r].l=1*new Date();a=s.createElement(o),

  m=s.getElementsByTagName(o)[0];a.async=1;a.src=g;m.parentNode.insertBefore(a,m)

  })(window,document,'script','//www.google-analytics.com/analytics.js','ga');

 

  ga('create', 'UA-53007750-1', 'auto');

  ga('send', 'pageview');

 

</script>

Синтез високотемпературних надпровідних сполук та стабілізація їх властивостей

Предмет: 
Тип роботи: 
Автореферат
К-сть сторінок: 
25
Мова: 
Українська
Оцінка: 

саме води, водяної пари та вуглекислого газу призводить до деградації їх надпровідних властивостей. Нами поставлена задача розробити методи стабілізації, завдяки яким зменшилась би швидкість руйнування надпровідної фази. Одним із методів стабілізації нами запропоновано створення композитних матеріалів на основі надпровідної кераміки. При цьому важливо оцінити, як впливають композитні добавки на властивості надпровідної кераміки. Нами було синтезовано серії зразків ітрієвої та бісмутової надпровідної кераміки з композитними неорганічними добавками оксидів Al, Zr, Nb та Ta. Кількість легуючої добавки дорівнювала 5 масових відсотків. 

 
Таблиця 1 
Параметри кристалічної гратки та температури початку переходу в надпровідний стан серії зразків YBa2Cu3Oδ + 5 мас. % А, де А – Al2O3, ZrO2, Nb2O5 та Ta2O5. 
 
Результат рентгенофазового аналізу показав, що всі композитні зразки ітрієвої кераміки були багатофазними. На основі аналізу фазового складу зразків було виявлено, що оксид алюмінію практично не взаємодіє з ітрієвою керамікою. На відміну від Al2O3, додавання ZrO2 призводить до утворення цирконату барію, що сприяє вилученню барію із системи з утворенням барійдефіцитної фази Y2BaCuO5 (211 фаза). Аналогічну дію мають оксиди ніобію та танталу, які сприяють вилученню барію, при цьому окрім 211 фази утворюються BaNb7O9 та Ba (Y0, 5Ta0, 5) O3. 
Розрахунок параметрів кристалічної гратки показав їх незначну зміну при додаванні будь-якої легуючої добавки (табл. 1). Було встановлено обернений взаємозв’язок між іонним радіусом металу легуючої добавки та об’ємом елементарної комірки 123 фази. 
Резистині вимірювання показали, що введення 5 масових% оксидів алюмінію, ніобію та танталу практично не змінює значення температури переходу в надпровідний стан (табл. 1). Тоді як додавання 5 масових% диоксиду цирконію в ітрієву кераміку призводить до її зменшення. 
Відомо, що найважливішим фактором, що визначає електрофізичні властивості ітрієвої кераміки є киснева стехіометрія. Нами виявлена залежність критичної температури переходу в надпровідний стан від вмісту кисню в зразках. Було встановлено, що зразок із добавкою диоксиду цирконію, який має найменшу температуру переходу в надпровідний стан, має найменше значення кисневого індексу. Залежність Тс від вмісту кисню можна описати поліномом третього ступеня: 
 
Tc = 6164, 3•x3 – 127531•x2 + 879460•x – 2•106.
 
Нами було досліджено вплив легуючих добавок на процеси хімічної деградації ітрієвої кераміки під дією води та водяної пари. Результати показали, що в усіх випадках композитні зразки мають більшу стійкість у порівнянні з чистим ітрієвим зразком (рис. 1). Найбільшу стабілізуючу дію мають композитні добавки оксидів цирконію, ніобію та танталу. Стабілізуюча дія оксиду алюмінію дещо слабша, але все ж має місце. 
Аналогічні зразки з добавками оксидів Al, Zr, Nb та Ta були синтезовані для бісмутової 2212 кераміки. Результати рентгенофазового аналізу показали, що зразок із добавкою оксиду алюмінію був багатофазний. Окрім основної 2212 фази він містив 2201 фазу, алюмінійвмістні фази Ca3Al2O6 та SrAl2O4, та Ca0, 5Sr0, 5O. Таким чином, додавання оксиду алюмінію до надпровідної кераміки Bi2Sr2CaCu2Ox призводить до певного вилучення кальцію та стронцію із системи. Склад інших зразків відповідав 2212 фазі. Це свідчить про те, що цирконій, ніобій та тантал втілюються в структуру надпровідної фази. Цей факт підтверджується зміною параметрів елементарної комірки (табл. 2). 
 
Таблиця 2
Параметри кристалічної гратки та температури початку переходу в надпровідний стан серії зразків 
 
Резистивні вимірювання показали, що введення будь-якої композитної добавки у Ві-вмістну кераміку призводить до зниження критичної температури переходу в надпровідний стан (табл. 2). 
Дослідження процесів хімічної деградації бісмутових зразків показали підвищення стійкості зразків при введенні добавок оксидів алюмінію та ніобію. Тоді як добавки оксидів танталу та цирконію майже не впливають на швидкість деградації бісмутових зразків. 
Таким чином, нами показано, що композитні добавки здатні уповільнювати процеси деградації, що відбуваються під дією води та водяної пари. Найбільшу стабілізуючу дію ітрієвій кераміці оказують оксиди цирконію, ніобію та танталу, а вісмутовій кераміці – оксиди алюмінію та ніобію. 
Четвертий розділ присвячений дослідженням впливу полімер-органічних композитних добавок на властивості надпровідної кераміки Y-123 та Bi-2212. Процес деградації починається при контакті кераміки з парами води на поверхні зразків. Але через пори вода здатна проникати в середину зразку, що призводить до об’ємного руйнування. Тому заповнення пор якоюсь індиферентною речовиною може бути гарним способом стабілізації надпровідних властивостей. Як спосіб стабілізації надпровідних властивостей ВТНП сполук нами запропонований синтез полімер-керамічних композитів. Можна виділити дві великі групи композитів на основі надпровідної кераміки та полімерів. Це так звані 3-3 та 0-3 композити. В 0-3 композитах окремі гранули надпровідної кераміки знаходяться в матриці деякої ненадпровідної фази. В 3-3 композитах обидві – надпровідна та домішкова фази, утворюють трьохвимірні структури. 
Спосіб насичення тонкопористої кераміки органічним полімером (одержання 3-3 композитів) був здійснений з використанням високого вакууму і кріогенного охолодження. Композити 0-3 отримували таким чином: попередньо підготовлений дрібнодисперсний порошок надпровідника просочували мономером та проводили термополімеризаію. Полімер-керамічні композитні зразки були синтезовані для бісмутової та ітрієвої надпровідної кераміки. Як полімерна фаза було використано поліетиленгліколь-диметакрилат. 
Результати досліджень показали, що зразки як ітрієвої, так і бісмутової кераміки після просочення їх полімером зберігали вихідні електричні та магнітні властивості. Параметри кристалічної гратки теж не змінилися. Усе це вказує на відсутність взаємодії між
Фото Капча