CS273935B1 - Method of high-temperature superconductor preparation - Google Patents
Method of high-temperature superconductor preparation Download PDFInfo
- Publication number
- CS273935B1 CS273935B1 CS273289A CS273289A CS273935B1 CS 273935 B1 CS273935 B1 CS 273935B1 CS 273289 A CS273289 A CS 273289A CS 273289 A CS273289 A CS 273289A CS 273935 B1 CS273935 B1 CS 273935B1
- Authority
- CS
- Czechoslovakia
- Prior art keywords
- high temperature
- dopant
- temperature superconductor
- precipitation
- derivatives
- Prior art date
Links
- 239000002887 superconductor Substances 0.000 title claims abstract description 61
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 26
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title abstract description 23
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 claims abstract description 19
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 15
- 239000012707 chemical precursor Substances 0.000 claims abstract description 14
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims abstract description 14
- 239000004332 silver Substances 0.000 claims abstract description 14
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 claims abstract description 11
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 claims abstract description 8
- 239000002243 precursor Substances 0.000 claims abstract description 8
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 239000010931 gold Substances 0.000 claims abstract description 5
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 4
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 claims description 23
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 claims description 19
- 108010010803 Gelatin Proteins 0.000 claims description 11
- 229920000159 gelatin Polymers 0.000 claims description 11
- 239000008273 gelatin Substances 0.000 claims description 11
- 235000019322 gelatine Nutrition 0.000 claims description 11
- 235000011852 gelatine desserts Nutrition 0.000 claims description 11
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 claims description 10
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims description 6
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims description 6
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 6
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 claims description 4
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 4
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 4
- 239000000084 colloidal system Substances 0.000 claims description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 3
- 239000000047 product Substances 0.000 claims description 3
- 241000251468 Actinopterygii Species 0.000 claims description 2
- 102000009027 Albumins Human genes 0.000 claims description 2
- 108010088751 Albumins Proteins 0.000 claims description 2
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 claims description 2
- 229920000881 Modified starch Polymers 0.000 claims description 2
- 229920002845 Poly(methacrylic acid) Polymers 0.000 claims description 2
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 claims description 2
- 150000001252 acrylic acid derivatives Chemical class 0.000 claims description 2
- 210000000988 bone and bone Anatomy 0.000 claims description 2
- 239000005018 casein Substances 0.000 claims description 2
- BECPQYXYKAMYBN-UHFFFAOYSA-N casein, tech. Chemical compound NCCCCC(C(O)=O)N=C(O)C(CC(O)=O)N=C(O)C(CCC(O)=N)N=C(O)C(CC(C)C)N=C(O)C(CCC(O)=O)N=C(O)C(CC(O)=O)N=C(O)C(CCC(O)=O)N=C(O)C(C(C)O)N=C(O)C(CCC(O)=N)N=C(O)C(CCC(O)=N)N=C(O)C(CCC(O)=N)N=C(O)C(CCC(O)=O)N=C(O)C(CCC(O)=O)N=C(O)C(COP(O)(O)=O)N=C(O)C(CCC(O)=N)N=C(O)C(N)CC1=CC=CC=C1 BECPQYXYKAMYBN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 235000021240 caseins Nutrition 0.000 claims description 2
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 claims description 2
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 claims description 2
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 claims description 2
- 229920000578 graft copolymer Polymers 0.000 claims description 2
- 235000019426 modified starch Nutrition 0.000 claims description 2
- 229920000191 poly(N-vinyl pyrrolidone) Polymers 0.000 claims description 2
- 229920002006 poly(N-vinylimidazole) polymer Polymers 0.000 claims description 2
- 229920002401 polyacrylamide Polymers 0.000 claims description 2
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 claims description 2
- -1 polyvinylimidinyl Polymers 0.000 claims description 2
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 claims description 2
- 150000001767 cationic compounds Chemical class 0.000 claims 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 abstract 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 abstract 1
- MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N Oxalic acid Chemical compound OC(=O)C(O)=O MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 19
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 13
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 8
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 7
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 6
- 235000006408 oxalic acid Nutrition 0.000 description 6
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 5
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 5
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 4
- XNGYKPINNDWGGF-UHFFFAOYSA-L silver oxalate Chemical compound [Ag+].[Ag+].[O-]C(=O)C([O-])=O XNGYKPINNDWGGF-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 4
- NDVLTYZPCACLMA-UHFFFAOYSA-N silver oxide Chemical compound [O-2].[Ag+].[Ag+] NDVLTYZPCACLMA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- SQGYOTSLMSWVJD-UHFFFAOYSA-N silver(1+) nitrate Chemical compound [Ag+].[O-]N(=O)=O SQGYOTSLMSWVJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N Formaldehyde Chemical compound O=C WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 3
- 239000008291 lyophilic colloid Substances 0.000 description 3
- 238000005185 salting out Methods 0.000 description 3
- 238000005204 segregation Methods 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 2
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 2
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 2
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 2
- 229910001961 silver nitrate Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910001923 silver oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-L Oxalate Chemical compound [O-]C(=O)C([O-])=O MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 1
- 230000003698 anagen phase Effects 0.000 description 1
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 1
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 1
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004649 carbonic acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000000280 densification Methods 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 230000009189 diving Effects 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 229910001092 metal group alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 230000001376 precipitating effect Effects 0.000 description 1
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 1
- LKZMBDSASOBTPN-UHFFFAOYSA-L silver carbonate Substances [Ag].[O-]C([O-])=O LKZMBDSASOBTPN-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910001958 silver carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 1
- 238000010561 standard procedure Methods 0.000 description 1
- 238000005979 thermal decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 239000003039 volatile agent Substances 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 description 1
Landscapes
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Abstract
Description
Vynález se týká způsobu přípravy vysokoteplotních supravodičů typu A-B-Cu-0 řízenou krystalizací srážením z roztoku, kde A představuje kation v oxidačním stupni 3+ s velikostí iontového poloměru v intervalu 0,080 až 0,120 nm, popřípadě libovolnou kombinací takovýchto iontů, a B představuje kation v oxidačním stupni 2+ s velikostí iontového poloměru v intervalu 0,090 až 0,140 nm, popřípadě libovolnou kombinaci takovýchto iontů.The present invention relates to a process for the preparation of AB-Cu-0 high temperature superconductors by solution precipitation crystallization, wherein A represents a cation in oxidation stage 3+ with an ionic radius in the range of 0.080 to 0.120 nm or any combination of such ions, and B represents a cation in oxidation stage 2+ with an ion radius in the range of 0.090 to 0.140 nm, or any combination of such ions.
Vysokoteplotní supravodiče o kritických teplotách vyšších než je bod varu kapalného dusíku nabízejí širokou škálu aplikací v technické praxi. Pro jejich praktické využití je nezbytné zvládnout definovaný způsob jejich přípravy, kdy je potřebné získat supravodivé materiály s těmito vlastnostmi:High temperature superconductors with critical temperatures above the boiling point of liquid nitrogen offer a wide range of applications in engineering practice. For their practical use it is necessary to master a defined method of their preparation, when it is necessary to obtain superconducting materials with the following properties:
- materiál by měl mít vysokou hustotu proudu a neměl by ztrácet své vlastnosti i za přítomnosti silných magnetických polí,- the material should have a high current density and should not lose its properties even in the presence of strong magnetic fields,
- materiál by měl mít dobré mechanické vlastnosti, zejména dostatečnou houževnatost při lomu a ohebnost,- the material should have good mechanical properties, in particular sufficient fracture toughness and flexibility,
- způsob přípravy by měl umožnit reprodukovatelnou přípravu vysokoteplotního supravodiče ve velkém výrobním měřítku.- the method of preparation should allow reproducible preparation of high temperature superconductor on a large scale.
V publikované literatuře lze najít řadu způsobů přípravy vysokoteplotních supravodičů, které se mohou principiálně rozdělit na přípravu v malém měřítku a přípravu ve velkém měřítku. Protože literatura o přípravě vysokoteplotních supravodičů je velmi obsáhlá, bude účelné pro snazší orientaci roztřídit způsoby přípravy vysokoteplotních supravodičů podle jejich principu. Způsoby přípravy vysokoteplotních supravodičů uvádí tabulka I.A number of methods for preparing high temperature superconductors can be found in the published literature, which can in principle be divided into small-scale and large-scale preparation. Because the literature on the preparation of high temperature superconductors is very extensive, it will be useful to classify the methods of preparing high temperature superconductors according to their principle for ease of reference. Methods for preparing high temperature superconductors are shown in Table I.
Pro praktické aplikace je potřebné zvládnout přípravu různých tvarů vysokoteplotních supravodičů: pásky, dráty, tenké a silné vrstvy a jejich nanášení na různé podložky, kompaktní tělesa a podobně. V odborné literatuře byla publikována řada prací, z nichž vyplývá, jak je obtížné optimalizovat metody velkého výrobního měřítka, které vedou k získávání vysokoteplotních supravodičů o požadovaných elektrických, magnetických a mechanických vlastnostech, které by byly navíc odolné vůči nežádoucím účinkům stárnutí supravodiče, například vlivem okolní atmosféry.For practical applications it is necessary to manage the preparation of various shapes of high temperature superconductors: tapes, wires, thin and thick layers and their application on various substrates, compact bodies and the like. A number of papers have been published in the literature, showing how difficult it is to optimize large-scale methods leading to obtaining high-temperature superconductors with the desired electrical, magnetic and mechanical properties that are additionally resistant to the undesirable effects of superconducting aging, e.g. atmosphere.
Cílem předkládaného vynálezu je nalzení takového způsobu přípravy vysokoteplotních supravodičů, který by umožnil vytvářet tenké nebo tlusté vrstvy, jejich nanášení na různé substráty, vytvářet pásky nebo kompaktní supravodiče a současně zabezpečit splnění požado váných elektrických, magnetických a mechanických vlastností.It is an object of the present invention to provide such a process for preparing high temperature superconductors which would allow the formation of thin or thick layers, their application to various substrates, the formation of tapes or compact superconductors while ensuring the required electrical, magnetic and mechanical properties.
Předmětem vynálezu je způsob přípravy vysokoteplotního supravodiče typu A-B-Cu-Q.It is an object of the present invention to provide a process for preparing a high temperature superconductor of the type A-B-Cu-Q.
A představuje kation v oxidačním stupni 3+ s velikostí iontového poloměru 0,080 až 0,120 nm, popřípadě libovolnou kombinaci takových iontů, B je kation v oxidačním stupni 2+ s velikostí iontového poloměru 0,090 až 0,140 nm, popřípadě libovolná kombinace takových iontů. Supravodič je dopován atomy stříbra, zlata nebo platiny. Způsob přípravy supravodiče se vyznačuje tím, že chemický prekurzor vysokoteplotního supravodiče a dopantu je připraven v jedné šarži nebo odděleně řízenou krystalizací srážením s takovým aniontem, který vytváří s kationty A,B,Cu a dopantu málo rozpustné sloučeniny o hodnotě součinů rozpustnosti pKs^ 6,0. Řízené srážení se provádí za přítomnosti hydrofilního koloidu typu derivátu kyseliny póly akrylové, želatiny vyrobené z kostí nebo kůži zvířat nebo ryb, derivátů želatiny, štěpů želatiny, roubovaných polymerů želatiny s jinými polymery, albuminu, kaseinu, derivátů celulózy, derivátů cukrů, derivátů škrobů. Dále syntetických hydrofilních vysokomolekulárních látek jako pólyvinylalkoholu a jeho deriCS 273 935 Bl vátů, poly-N-vinylpyrrolidonu, kyseliny polymethakrylové a jejich derivátů, polyakrylamidu, polyvinylimidazolu, polyvinylpyrazolu, polyvinylmethoxazolidonu, popřípadě kopolymerů obsahujících opakující se jednotky výše uvedených polymerů. Vznikající sraženina se stabilizuje přídavkem další sloučeniny, vytvářející s výše uvedenými kationty málorozpustné sloučeniny o hodnotě a součinu rozpustnosti pks)> Z,0, a to v množství až 0,1 mol/1 kationtú A,B,Cu a dopantu. Řízené srážení se provádí v rozsahu teplot 1 0 až 90 °C, pH 0,5 až 12,0 při koncentraci sráženého aniontu v krystalizátoru - log = 0,5 až (pKs-2).A represents a cation in oxidation stage 3+ with an ionic radius size of 0.080 to 0.120 nm, or any combination of such ions, B is a cation in oxidation stage 2+ with an ionic radius of 0.090 to 0.140 nm, or any combination of such ions. The superconductor is doped with silver, gold or platinum atoms. Process for the preparation of the superconductor is characterized in that the chemical precursor of the high temperature superconductors and the dopant is prepared in one batch or separately controlled during crystallization by precipitation with such anion which forms with the cations of A, B, Cu, and dopant sparingly soluble compound on the value of the solubility product pK a ≤ 6 , 0. Controlled precipitation is carried out in the presence of a hydrophilic colloid type of acrylic acid derivative, gelatin made from bones or skins of animals or fish, gelatin derivatives, gelatin grafts, graft polymers gelatin with other polymers, albumin, casein, cellulose derivatives, sugar derivatives, starch derivatives. Furthermore, synthetic hydrophilic high molecular weight substances such as polyvinyl alcohol and its derivatives 273 935 B1, poly-N-vinylpyrrolidone, polymethacrylic acid and derivatives thereof, polyacrylamide, polyvinyl imidazole, polyvinylpyrazole, polyvinylmethoxazolidone, or copolymers containing the repeating units of the above-mentioned polymers. The precipitate formed is stabilized by adding further compounds forming cations of the above compound málorozpustné value and solubility PK)> Z 0, in an amount up to 0.1 mol / 1 cations and A, B, and Cu dopant. Controlled precipitation is carried out in the temperature range of 10 to 90 ° C, pH 0.5 to 12.0 at the concentration of precipitated anion in the crystallizer - log = 0.5 to (pK s -2).
Suspenze chemického prekurzoru vysokoteplotního supravodiče a dopantu se připraví řízenou krystalizaci srážením odděleně. Před nanesením na podložku se smíchají nebo se nanášejí ve vrstvách.A high temperature superconductor and dopant chemical precursor suspension is prepared by controlled precipitation crystallization separately. They are mixed or applied in layers before being applied to the substrate.
Dop.ant se přidává do krystalizátoru před přítokem, za současného přítoku nebo po ukončení přítoku kationtů A,B a Cu v jedné šarži.The dopant is added to the crystallizer before, at the same time or after the cation of the cations A, B and Cu in one batch.
Funkcí dopantu, přidávaného v některém stadiu přípravy vysokoteplotního supravodiče je:The function of the dopant added at some stage in the preparation of the high temperature superconductor is to:
1. vytvořit inertní vrstvu na přechodu podložka-vyskoteplotní supravodič, která zabraňuje . difúzi a reakci vysokoteplotního supravodiče s podložkou,1. Create an inert layer at the substrate-high temperature superconductor transition that prevents. diffusion and reaction of the high temperature superconductor with the substrate,
2. vytvořit izolační vrstvu, která stabilizuje povrch vysokoteplotního supravodiče vůči okolním vlivům atmosféry jako například vzdušná vlhkost, oxid uhličitý a podobně,2. to provide an insulating layer that stabilizes the surface of the high temperature superconductor against environmental influences such as air humidity, carbon dioxide, and the like;
3. zvýšit reaktivitu zrn supravodiče ke slinování a dosažení vysokých měrných hmotností blízkých teoretické hodnotě,3. increase the reactivity of the superconductor grains to sintering and achieve high specific masses close to the theoretical value,
4. zlepšit mechanické vlastnosti vysokoteplotního supravodiče.4. improve the mechanical properties of the high temperature superconductor.
Na výběr vhodného dopantu, kterým se ovrství povrch supravodiče, se klade velký důraz. Pro volbu vhodného dopantu by měly být splněny následující požadavky:Great emphasis is placed on selecting a suitable dopant to coat the superconductor surface. The following requirements should be met to select the appropriate dopant:
1. srovnatelný teplotní koeficient s vysokoteplotním supravodičem,1. a comparable temperature coefficient with a high temperature superconductor;
2. dostatečná mechanická pevnost,2. sufficient mechanical strength,
3. teplota táni dopantu by měla být vyšší, než teplota tepelného zpracování vysokoteplotního supravodiče,3. the melting point of the dopant should be higher than the heat treatment temperature of the high temperature superconductor;
4. chemická inertnost k vysokoteplotnímu supravodiči,4. chemical inertness to high temperature superconductor;
5. propustnost pro kyslík při teplotách, při kterýoh se upravuje stechiometrie kationtů vůči kyslíku,5. oxygen permeability at temperatures at which the stoichiometry of the cations to oxygen is adjusted;
6. chemická inertnost ke kyslíku,6. chemical inertness to oxygen;
7. relativně levný materiál a dostupný.7. relatively cheap material and available.
V důsledku těchto striktních požadavků je výběr dopantu velmi omezen, a to na stříbro a zlato. Z ekonomického hlediska je výhodnější použití stříbra, které se na vzduchu taví při 961 °C a v atmosféře kyslíku při 940 °C, Kovové stříbro při vysokých teplotách neoxiduje a propouští kyslík. Při zahřívání oxidu nebo uhličitanu stříbrného dochází k rozkladu na kovové stříbro a ostatní reakční zbytky při teplotách nižších než 500 °C.As a result of these strict requirements, the choice of dopant is very limited to silver and gold. From an economic point of view, it is preferable to use silver which melts in air at 961 ° C and in an oxygen atmosphere at 940 ° C. Metallic silver at high temperatures does not oxidize and permits oxygen. When silver oxide or carbonate is heated, it decomposes to metallic silver and other reaction residues at temperatures below 500 ° C.
V literatuře bylo publikováno několik způsobů dopování vysokoteplotních supravodičů stříbrem. Yurek (priorita 26.1.1987) připravil slitinu kovů YBa2Cu3Ag, která byla kontro3Several methods of silver doping of high temperature superconductors have been published in the literature. Yurek (priority 26.1.1987) prepared metal alloy YBa 2 Cu 3 Ag, which was
CS 273 935 Bl lávaným způsobem oxidována a vedla k získání vysoce kvalitních vysokoteplotních supravodičů. Velká skupina prací se zabývala konveční přípravou vysokoteplotního supravodiče: směs oxidů nebo uhličitanů byla tepelně zpracována, získaný vysokoteplotní supravodič byl rozemlet a smísen s oxidem stříbrným. Tento postup však nemůže překonat segregaci složek na mikrometrové úrovni. Dalši série prací se zabývala přípravou tenkých vrstev na vhodné podložce tak, že jednotlivé kationty byly nanášeny postupně včetně atomů stříbra. Takto byly připraveny tenké vrstvy supravodiče dopované stříbrem. Nevýhodou tohoto procesu je jeho malé měřítko a použití složitých aparatur.Způsob přípravy vysokoteplotních supravodičů navrhovaný v tomto vynálezu představuje relativně jednoduchý, levný a reprodukovatelný proces. Chemický prekurzor vysokoteplotního supravodiče a jeho dopace stříbrem nebo zlatém jsou provedeny řízenou krystalizací srážením v jednom nebo ve více krocích. Provedením přípravy vysokoteplotního supravodiče podle navrhovaného způsobu se dosáhne:CS 273 935 B1 oxidized in a clever manner and resulted in high-quality, high-temperature superconductors. A large group of works dealt with the conventional preparation of a high temperature superconductor: a mixture of oxides or carbonates was heat treated, the obtained high temperature superconductor was ground and mixed with silver oxide. However, this procedure cannot overcome the segregation of the components at the micrometer level. Another series of work dealt with the preparation of thin layers on a suitable support so that the individual cations were applied gradually including silver atoms. Thus, thin layers of silver-doped superconductor were prepared. The disadvantage of this process is its small scale and the use of complex apparatuses. The high temperature superconductor preparation method proposed in the present invention is a relatively simple, inexpensive and reproducible process. The chemical precursor of the high temperature superconductor and its doping with silver or gold are performed by controlled crystallization by precipitation in one or more steps. By performing the preparation of the high temperature superconductor according to the proposed method, the following is achieved:
1. segregace vysokoteplotního supravodiče a dopantu se potlačí do submikrometrové oblasti,1. The high temperature superconductor and dopant segregation is suppressed into the submicrometer range;
2. lze zabezpečit ovrstvení všech zrn, vysokoteplotního supravodiče dopantem o rovnoměrné tloušťce,2. coating of all grains, high temperature superconductor with dopant of uniform thickness can be ensured,
3. u tenkých nebo silných vrstev lze zabezpečit jejich rovnoměrnou tloušťku a složení na submikrometrové úrovni.3. for thin or thick layers, their thickness and composition can be assured at a submicrometer level.
Příprava vysokoteplotního supravodiče řízenou krystalizací srážením spočívá v tom, že při dvouproudovém srážení jsou přiváděny roztoky směsi kationtů a srážedla současně, ale odděleně do krystalizátoru, kde se během srážecího děje udržují reakčni podmínky na potřebných hodnotách. Tímto způsobem dochází k intimnímu smísení reagujících pártnerů na submikrometrové úrovni a jejich spolusrážení. Je-li použito vhodného lyofilního koloidu, potom po odstranění nežádoucích vedlejších produktů probíhající srážecí reakce, lze provést velmi definovaný polev: rovnoměrná tloušťka polevu a segregace složek na submikrometrové úrovni. V dalších krocích během sušení se odstraní těkavé látky a během tepelného zpracování dojde k rozkladu lyofilního koloidu a rozklad chemických prekurzorů. Během všeobecně známých způsobů se vytvoří potřebná stechiometrie kationtů vůči kyslíku, čímž vzniká supravodivá fáze.The preparation of a high temperature superconductor by controlled crystallization by precipitation consists in the fact that in a two-stream precipitation the solutions of the mixture of cations and the precipitant are fed simultaneously but separately to the crystallizer, where the reaction conditions are kept at the required values during the precipitation process. In this way, the reactive steamers at the submicrometer level are intimately mixed and co-precipitated. If a suitable lyophilic colloid is used, after the unwanted byproducts of the precipitating reaction have been removed, a very defined coating can be carried out: uniform coating thickness and segregation of the components at the submicrometer level. In subsequent steps during drying, the volatiles are removed and during heat treatment the lyophilic colloid decomposes and the chemical precursors decompose. During generally known methods, the necessary stoichiometry of the cations to oxygen is formed, thereby creating a superconducting phase.
Znakem tohoto vynálezu je způsob dopování vysokoteplotního supravodiče atomy stříbra nebo zlata řízenou krystalizací srážením, přičemž dopování lze provést v jednom kroku spolu s přípravou chemického prekurzoru nebo ve dvou nebo více krocích, kdy se odděleně řízenou krystalizací srážením připraví chemický prekurzor vysokoteplotního supravodiče a prekurzor dopantu, a k dopování dochází po smísení dvou suspenzí nebo po polevu jednotlivých vrstev na podložku.A feature of the present invention is a method of doping a high temperature superconductor with silver or gold atoms by controlled crystallization by precipitation, wherein doping can be performed in one step together with the chemical precursor preparation or in two or more steps. doping occurs when two suspensions are mixed or the layers are glazed onto a support.
Způsob přípravy ilustrují připojené výkresy, kde na obr. 1 je průběh sušení prekurzoru supravodiče v proudu vzduchu, na obr. 2 je ukázán tepelný režim přípravy supravodiče a na obr. 3 jsou schematicky znázorněny přeměny prekurzoru na vysokoteplotní supravodič a jeho densifikaci.The preparation process is illustrated by the accompanying drawings, in which Fig. 1 shows the course of drying a superconductor precursor in an air stream, Fig. 2 shows the thermal mode of superconductor preparation, and Fig. 3 schematically illustrates the conversion of the precursor to a high temperature superconductor and its densification.
Srovnávací příkladComparative example
Řízenou krystalizací srážením byly připraveny vysokoteplotní supravodiče YBazCUjO?^ a Bij é Pbg ^Ca^Srj gCu-j 60χ tímto způsobem:Controlled crystallization precipitation were prepared by high-temperature superconductors YBazCUjO? S ^ and Bij Pbg ^ Ca ^ SRJ GCU-j 6 0 χ follows:
CS 273 935 Bl počáteční podmínky v krystalizátoru:CS 273 935 B1 initial conditions in the crystallizer:
000 ml deionizované vody + ethanol (1 . 1) g inertní želatiny pH = 5.0 Ρ^οΟλ = 2,0 t = 35 °C.000 ml deionized water + ethanol (1 l) g inert gelatin pH = 5.0 Ρ ^ οΟλ = 2,0 t = 35 ° C.
Do krystalizátoru byly přidávány způsobem řízené krystalizace srážením roztoky:Controlled crystallization by precipitation with the following solutions was added to the crystallizer:
a) 1 000 ml 0,7 M roztoku kationtů Y3+, Ba2+ a Cu2+ v molárním poměru 1.2:3a(a) 1000 ml of a 0,7 M solution of Y 3+ , Ba 2+ and Cu 2+ cations in a molar ratio of 1,2: 3a
000 ml 0,7 M ethanolového roztoku kyseliny šíavelové,000 ml 0,7 M ethanolic oxalic acid solution,
b) 1 000 ml 1,0 M roztoku kationtů Bi^+, Pb2+, Ca2+, Sr2+, Cu2+ v molárním poměru (1,6 : 0,4 : 2 : 1,8 : 3,6) a 1 000 ml 1,0 M ethanolového roztoku kyseliny šíavelové.(b) 1000 ml of a 1,0 M solution of cations Bi ^ + , Pb 2+ , Ca 2+ , Sr 2+ , Cu 2+ in a molar ratio (1,6: 0,4: 2: 1,8: 3; 6) and 1000 ml of 1.0 M ethanolic oxalic acid solution.
Způsob přítoku roztoků byl volen tak, že objemová rychlost přítoku do krystalizátoru byla lineárně zvyšována tak, aby rychlost přítoku na konci byla 20krát vyšší, než na počátku a celková doba přítoku byla 30 minut’. r The solution flow method was chosen such that the volumetric flow rate of the crystallizer was linearly increased so that the end flow rate was 20 times higher than initially and the total flow time was 30 minutes. r
Během přítoku reaktantů byla udržována konstantní hodnota pH = 5,0 regulovaným přítokem amoniaku do krystalizátoru a koncentrace šíavelanových iontů na hodnotě pC20A =A constant pH = 5.0 was maintained during the reactant feed by a controlled flow of ammonia into the crystallizer and the concentration of oxalate ions at a pC of 20 A =
2,0 regulací přítoku roztoku kyseliny šíavelové.2.0 by controlling the inflow of oxalic acid solution.
Po ukončení srážení byla suspenze flokulována přídavkem acetonu. Po·ochlazení na 10 °C byl flokulát třikrát promyt promývacím roztokem: voda + ethanol (1 : 1), pH = 5,0 a PC2OA = 2,0. Promytý flokulát byl uložen v lednici a sloužil k odebírání podílů.After precipitation, the suspension was flocculated by addition of acetone. · After cooling to 10 ° C flocculate was washed three times with washing solution: water + ethanol (1: 1) pH 5.0 and PC 2 O A = 2.0. The washed flocculant was stored in the refrigerator and used to collect the fractions.
Příprava tablet:Tablet preparation:
- bylo odebráno takové množství flokulátu, ze kterého bylo možno připravit 5 g vysokoteplotního supravodiče. Flokulát byl sušen 12 hodin při 100 °C, aby byla odpařena kapalina zadržená želatinou. Potom byla provedena kalcinace při 250 °C po dobu 24 hodin. V dalším stupni byl prášek zahříván při 400 °C po dobu 24 hodin v proudu kyslíku, aby byl odstraněn uhlík. Potom byla zvýšena teplota na 930 °C po dobu 10 hodin. Po ochlazení byly vylisovány tablety, znovu spékány při 930 °C a žíhány v proudu kyslíku při 450 °C. Standardní metodou byla proměřena závislost R - Tc a naměřena hodnota- an amount of flocculate was withdrawn from which 5 g of a high temperature superconductor could be prepared. The flocculate was dried for 12 hours at 100 ° C to evaporate the gelatin-retained liquid. Calcination was then carried out at 250 ° C for 24 hours. Next, the powder was heated at 400 ° C for 24 hours in a stream of oxygen to remove carbon. The temperature was then raised to 930 ° C for 10 hours. After cooling, the tablets were compressed, sintered again at 930 ° C and annealed in an oxygen stream at 450 ° C. The standard method measured the dependence of R - T c and the measured value
T = 92 K a = 450 A/cm2. c cT = 92 K a = 450 A / cm 2 . cc
Příprava vrstev:Layer preparation:
- flokulát byl redispergován a po přídavku formaldehydu byl polit na podložky MgO, SrTiOj,- the flocculate was redispersed and after addition of formaldehyde was poured onto MgO, SrTiOj pads,
Zr02 (9 mol% Y20.j), θϊθ2 v množství, aby tloušíka vrstvy byla v rozsahu 20 ažZr0 2 (9 mol% Y 2 0.j), θϊθ2 in an amount that the layer thickness is in the range of 20 to
100 /um (po tepelném zpracování). Kritickými kroky přípravy vrstev je sušení suspenze a tepelný rozklad lyofilního koloidu, kdy se rozhoduje o kvalitě vznikající vrstvy, protože při nevhodně pro etapách sušení a rozkladu koloidu dochází ke vzniku různých defektů, jako například vznik mikrotrhlin, nerovnoměrnému polevu, odprýsknutí vrstvy od podložky a podobně.100 µm (after heat treatment). The critical steps of layer preparation are drying the slurry and thermal decomposition of the lyophilic colloid, which determines the quality of the resulting layer, since inadequate for the colloid drying and decomposition stages various defects occur, such as microcracks, uneven frosting. .
3+ 2 4*3 + 2 4 *
Na obr. č. 1 jsou uvedeny podmínky sušení pro vrstvu suspenze oxalátů Y , Ba aFig. 1 shows the drying conditions for the oxalate suspension layer Y, Ba and
2+2+
Cu , vysrážených za přítomnosti inertní želatiny, na dříve uvedených podložkách. NaCu, precipitated in the presence of inert gelatin, on the previously mentioned substrates. On
CS 273 935 Bl obr. č. 2 jsou uvedeny podmínky tepelného zpracování chemického prekurzoru, tímto způsobem byl připraven YBa2CUj02_f s hodnotou = 90 K a Bi^ gPbg 4^a2^rl 8^u3 6^x na P°bl°žce SrTiOj s hodnotou Tc = 102 K.EN 273 935 Bl Fig. No. 2 contains the conditions of the heat treatment chemical precursor, in this manner was prepared YBa 2 CUj0 2 _F value = 90 K and Bi-gPbg 4 ^ and 2 ^ r l 8 ^ u 3 6 ^ x to SrTiOj close to T c = 102 K.
Příklad 1Example 1
Řízenou krystalizaci srážením byla připravena suspenze oxalátu stříbrného tímto způsobem: 1X· ·· ‘ /Wj o “ počáteční podmínky v krystalizátoru:By controlled crystallization by precipitation a silver oxalate suspension was prepared as follows: 1X · ·· ‘/ Wj o“ initial conditions in the crystallizer:
000 ml deionizované vody + ethanol (1 : 1) g inertní želatiny pH = 5,0 pC204 = 2,0 t = 35 °C.000 ml deionized water + ethanol (1: 1) g inert gelatin pH = 5.0 pC 2 0 4 = 2.0 t = 35 ° C.
Do krystalizátoru byly přidávány způsobem řízené krystalizace srážením roztoky 1,4 M dusičnanu stříbrného a 0,7 M ethanoiového roztoku kyseliny štavelové. Způsob přítoku roztoků byl volen tak, že objemová rychlost do krystalizátoru byla lineárně zvyšována tak, aby rychlost přítoku na konci byla 20krát vyšší, než na počátku a celková doba přítoku byla 30 minut a objem roztoků byl 1 000 ml.Controlled crystallization was added to the crystallizer by precipitation with a solution of 1.4 M silver nitrate and 0.7 M ethanolic oxalic acid solution. The method of inflow of the solutions was chosen such that the volumetric rate to the crystallizer was linearly increased so that the inflow rate at the end was 20 times higher than initially and the total inflow time was 30 minutes and the volume of the solutions was 1000 ml.
Během přítoku reaktantů byla udržována konstantní hodnota pH = 0,5 regulovaným přítokem amoniaku do krystalizátoru a koncentrace štavelanových iontů na hodnotě pC^O^ = 2,0 regulací přítoku roztoku kyseliny štavelové.During the reactant feed, a constant pH = 0.5 was maintained by controlled ammonia feed to the crystallizer and the oxalate ion concentration at pC ^O ^ = 2.0 by controlling the inflow of oxalic acid solution.
Po ukončení srážení byla suspenze flokulována přídavkem acetonu. Po ochlazení na 10 °C byl flokulát třikrát promýt promývacím roztokem: voda + ethanol (1 : 1), pH = 5,0 a pC204 - 2,0. Promytý flokulát byl uložen v lednici a sloužil k odebírání podílů pro provedení dopace vysokoteplotního supravodiče stříbrem.After precipitation, the suspension was flocculated by addition of acetone. After cooling to 10 ° C, the flocculate was washed three times with a wash solution: water + ethanol (1: 1), pH = 5.0 and pC 2 0 4 - 2.0. The washed flocculant was stored in a refrigerator and was used to remove the portions for doping the high temperature superconductor with silver.
Dopace stříbrem byla provedena podle schéma uvedeném na obr. 3a. Na podložku byla nalita vrstva suspenze s oxalátem stříbrným, po vysušení a rozložení želatiny a oxalátu stříbrného při 500 °C byl na tuto podložku nalit chemický prekurzor vysokoteplotního supravodiče. Podle dříve uvedených postupů byla suspenze vysušena a tepelně zpracována. Nalezené hodnoty Tc a Jc jsou uvedeny v tabulce II pro jednotlivé typy supravodičů. Molární poměr stříbra ku množství vysokoteplotního supravodiče byl 1 : 10.Silver doping was performed according to the scheme shown in Figure 3a. A silver oxalate slurry layer was poured onto the support, and after drying and decomposition of gelatin and silver oxalate at 500 ° C, a high temperature superconductor chemical precursor chemical precursor was poured onto the support. According to the foregoing procedures, the suspension was dried and heat treated. Found value T c and J c are given in Table II for each type superconductors. The molar ratio of silver to high temperature superconductor was 1: 10.
Příklad2Example2
V tomto příkladu bylo použito chemických prekurzorú vysokoteplotního supravodiče a dopantu, které byly připraveny podle dříve uvedených postupů. Suspenze byly .naneseny na podložku podle schéma uvedeném na obr. 3b. Blíže k podložce byla suspenze s oxalátem stříbrným. Vrstva byla vysušena a tepelně zpracována podle dříve uvedeného postupu. Molární poměr stříbra ku množství vysokoteplotního supravodiče byl 1 : 10.In this example, the chemical precursors of the high temperature superconductor and dopant were prepared according to the above procedures. The suspensions were loaded onto a support according to the scheme shown in Figure 3b. Closer to the support was a suspension with silver oxalate. The layer was dried and heat treated as previously described. The molar ratio of silver to high temperature superconductor was 1: 10.
Příklad 3Example 3
V tomto příkladu byl proveden třívrstvý polev podle schéma uvedeném na obr. 3c. Takto dopovaný supravodič byl podroben zkoušce vlivu vody na jeho stálost. PonořenímIn this example, a three-layer coating was made according to the scheme shown in Figure 3c. The superconductor doped in this way was tested for the effect of water on its stability. Diving
CS 273 935 Bl supravodiče do vody a po vysušení bylo zjištěno, že nedošlo k destrukci struktury vysokoteplotního eupravodiče.CS 273 935 B1 superconductors into water and after drying it was found that the structure of the high temperature euponductor was not destroyed.
Příklad 4Example 4
V tomto příkladu byly smíchány obě suspenze prekurzorů před polevem na podložku v molárním poměru dopant Ag: prekurzor supravodiče 1 : 10. Suspenze byly míchány po dobu 35 min při teplotě35 °C a potom byla suspenze nalita na podložku podle schéma uvedeném na'obr. 3d.In this example, both precursor suspensions were mixed prior to coating onto the support in a 1: 10 dopant Ag: superconductor precursor precursor molar ratio. The suspensions were stirred for 35 min at 35 ° C and then the suspension was poured onto the support according to the scheme shown in FIG. 3d.
Příklad 5Example 5
Řízenou krystalizací srážením byly připraveny chemické prekurzory jako ve srovnávacím příkladu. Po ukončení přítoku kationtů Y3+, Ba2+, Cu2+ nebo Bi3+, Pb2+, Ca2+, Sr2+, Cu2+ do krystalizátoru byly přiváděny roztoky 1,4 M dusičnanu stříbrného a 0,7 M kyseliny šíavelové rychlostí 10 ml/min po dobu 10 minut. Reakční podmínky v krystalizátoru byly obdobné jako ve fázi růstu částic chemického prekurzoru vysokoteplotního supravodiče.Chemical precursors were prepared by controlled precipitation crystallization as in the comparative example. After the cation of Y 3+ , Ba 2+ , Cu 2+ or Bi 3+ , Pb 2+ , Ca 2+ , Sr 2+ , Cu 2+ cations was terminated, solutions of 1.4 M silver nitrate and 0.7 M oxalic acid at a rate of 10 ml / min for 10 minutes. The reaction conditions in the crystallizer were similar to those in the high-temperature superconductor chemical precursor particle growth phase.
Tabulka I Vlastnosti vysokoteplotních supravodičů dopovaných stříbremTable I Properties of silver-doped high temperature superconductors
VSV = vysokoteplotní supravodičVSV = high temperature superconductor
CS 273 935 BlCS 273 935 Bl
Claims (3)
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CS273289A CS273935B1 (en) | 1989-05-03 | 1989-05-03 | Method of high-temperature superconductor preparation |
| JP1309409A JPH02275718A (en) | 1988-11-30 | 1989-11-30 | Production of precursor for high-temperature superconducting material |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CS273289A CS273935B1 (en) | 1989-05-03 | 1989-05-03 | Method of high-temperature superconductor preparation |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CS273289A1 CS273289A1 (en) | 1990-08-14 |
| CS273935B1 true CS273935B1 (en) | 1991-04-11 |
Family
ID=5365242
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CS273289A CS273935B1 (en) | 1988-11-30 | 1989-05-03 | Method of high-temperature superconductor preparation |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CS (1) | CS273935B1 (en) |
-
1989
- 1989-05-03 CS CS273289A patent/CS273935B1/en unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CS273289A1 (en) | 1990-08-14 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4983573A (en) | Process for making 90° K. superconductors by impregnating cellulosic article with precursor solution | |
| JP2938505B2 (en) | Method for producing a crystallographically oriented surface layer from ceramic high-temperature superconductors | |
| US4994433A (en) | Preparation of thin film superconducting oxides | |
| US4866031A (en) | Process for making 90 K superconductors from acetate precursor solutions | |
| US4897378A (en) | Preparation of thin film superconducting oxides | |
| US5135907A (en) | Manufacture of high purity superconducting ceramic | |
| JPS63260856A (en) | Semitransparent ceramic material, manufacture of products therefrom and high voltage discharge lamp | |
| JPH0219495A (en) | Method for forming superconductive article by electrodeposition | |
| CS273935B1 (en) | Method of high-temperature superconductor preparation | |
| US5182255A (en) | Shaped and fired articles of YBa2 Cu3 O7 | |
| US4994420A (en) | Method for forming ceramic materials, including superconductors | |
| Sandhage | The Preparation of Superconducting YBa2Cu3 O 7− y/Ag Microlaminates by an Oscillating Oxidation Scheme | |
| US6559103B1 (en) | Method for producing superconducting oxide compounds | |
| JPH01131025A (en) | Production of oxide based superconducting material | |
| US5413987A (en) | Preparation of superconductor precursor powders | |
| RU1830396C (en) | Process of production of superconductor ceramic coatings of the cuprate type with the perowskite structure | |
| US5108981A (en) | Flexible superconducting ceramic polymer composites and method of making same | |
| JPH02275718A (en) | Production of precursor for high-temperature superconducting material | |
| US5482918A (en) | Method for producing microcomposite powders using a soap solution | |
| SU1717672A1 (en) | Method of producing ceramic coats from cuprate type compounds | |
| WO1996008448A2 (en) | Metafuse deposition process for forming superconducting ceramics | |
| JP3181642B2 (en) | Manufacturing method of oxide superconducting wire | |
| JPH02107560A (en) | Molded baked article of yba2cu307 and its production | |
| KR0149421B1 (en) | Synthesis process of fine powder YBA2CU307-X superconducting materials using sol-gel | |
| US20020165099A1 (en) | Dip coating of YBCO precursor films on substrates |