HU205493B - Superconductive ceramic conductor and method for making said ceramic conductor - Google Patents
Superconductive ceramic conductor and method for making said ceramic conductor Download PDFInfo
- Publication number
- HU205493B HU205493B HU88263A HU26388A HU205493B HU 205493 B HU205493 B HU 205493B HU 88263 A HU88263 A HU 88263A HU 26388 A HU26388 A HU 26388A HU 205493 B HU205493 B HU 205493B
- Authority
- HU
- Hungary
- Prior art keywords
- transition metal
- hours
- lanthanum
- conductor
- earth metal
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 14
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 title claims description 18
- 239000004020 conductor Substances 0.000 title claims description 18
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 23
- 150000002910 rare earth metals Chemical class 0.000 claims abstract description 23
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 19
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims abstract description 19
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 19
- 229910052723 transition metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 18
- 150000003624 transition metals Chemical class 0.000 claims abstract description 18
- MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N Oxalic acid Chemical compound OC(=O)C(O)=O MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 claims abstract description 6
- 239000000047 product Substances 0.000 claims abstract description 4
- 238000005245 sintering Methods 0.000 claims abstract description 4
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims abstract description 3
- 150000002823 nitrates Chemical class 0.000 claims abstract description 3
- 235000006408 oxalic acid Nutrition 0.000 claims abstract description 3
- 238000003746 solid phase reaction Methods 0.000 claims abstract description 3
- 239000012071 phase Substances 0.000 claims description 20
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 17
- 229910052788 barium Inorganic materials 0.000 claims description 16
- 229910052746 lanthanum Inorganic materials 0.000 claims description 15
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 15
- FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N lanthanum atom Chemical compound [La] FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N barium atom Chemical group [Ba] DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 229910052784 alkaline earth metal Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 150000001342 alkaline earth metals Chemical class 0.000 claims description 10
- 239000011575 calcium Substances 0.000 claims description 9
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 9
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 7
- 230000007704 transition Effects 0.000 claims description 7
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 5
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 5
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 claims description 5
- 239000008187 granular material Substances 0.000 claims description 5
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 5
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical group [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052684 Cerium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims description 4
- 229910052712 strontium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 3
- CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N strontium atom Chemical compound [Sr] CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 2
- 150000003891 oxalate salts Chemical class 0.000 claims description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 2
- 238000005979 thermal decomposition reaction Methods 0.000 claims description 2
- GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N cerium Chemical compound [Ce] GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 3
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 229910052779 Neodymium Inorganic materials 0.000 claims 1
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 claims 1
- 150000001340 alkali metals Chemical class 0.000 claims 1
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 claims 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims 1
- 239000011651 chromium Substances 0.000 claims 1
- QEFYFXOXNSNQGX-UHFFFAOYSA-N neodymium atom Chemical compound [Nd] QEFYFXOXNSNQGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 230000001376 precipitating effect Effects 0.000 claims 1
- 239000012467 final product Substances 0.000 abstract description 5
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 abstract description 4
- 238000000137 annealing Methods 0.000 abstract description 2
- 239000008188 pellet Substances 0.000 abstract 3
- 239000000470 constituent Substances 0.000 abstract 1
- 238000010671 solid-state reaction Methods 0.000 abstract 1
- QPLDLSVMHZLSFG-UHFFFAOYSA-N Copper oxide Chemical compound [Cu]=O QPLDLSVMHZLSFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 239000000463 material Substances 0.000 description 8
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 7
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 6
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 5
- 239000002887 superconductor Substances 0.000 description 5
- 230000004807 localization Effects 0.000 description 4
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 3
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 3
- 206010021143 Hypoxia Diseases 0.000 description 2
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 2
- 244000309464 bull Species 0.000 description 2
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 2
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 2
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 230000005291 magnetic effect Effects 0.000 description 2
- 235000002566 Capsicum Nutrition 0.000 description 1
- 239000005751 Copper oxide Substances 0.000 description 1
- 241000877463 Lanio Species 0.000 description 1
- 239000006002 Pepper Substances 0.000 description 1
- 235000016761 Piper aduncum Nutrition 0.000 description 1
- 235000017804 Piper guineense Nutrition 0.000 description 1
- 244000203593 Piper nigrum Species 0.000 description 1
- 235000008184 Piper nigrum Nutrition 0.000 description 1
- 229910002367 SrTiO Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920002472 Starch Polymers 0.000 description 1
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 1
- -1 aliphatic metals Chemical class 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052790 beryllium Inorganic materials 0.000 description 1
- ATBAMAFKBVZNFJ-UHFFFAOYSA-N beryllium atom Chemical compound [Be] ATBAMAFKBVZNFJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003115 biocidal effect Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- ZMIGMASIKSOYAM-UHFFFAOYSA-N cerium Chemical compound [Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce] ZMIGMASIKSOYAM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CDIWDWCAAPSXTR-UHFFFAOYSA-N cerium oxonickel Chemical compound [Ni]=O.[Ce] CDIWDWCAAPSXTR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 230000005493 condensed matter Effects 0.000 description 1
- 229910000431 copper oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000005292 diamagnetic effect Effects 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 1
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 1
- 150000003951 lactams Chemical class 0.000 description 1
- YYMDQTCBBBXDRH-UHFFFAOYSA-N lanthanum;oxocopper Chemical compound [La].[Cu]=O YYMDQTCBBBXDRH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RVLXVXJAKUJOMY-UHFFFAOYSA-N lanthanum;oxonickel Chemical compound [La].[Ni]=O RVLXVXJAKUJOMY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005339 levitation Methods 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010955 niobium Substances 0.000 description 1
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium atom Chemical group [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000005658 nuclear physics Effects 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 125000004430 oxygen atom Chemical group O* 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000005476 size effect Effects 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 229910052596 spinel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011029 spinel Substances 0.000 description 1
- 235000019698 starch Nutrition 0.000 description 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
- C04B35/45—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on copper oxide or solid solutions thereof with other oxides
- C04B35/4504—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on copper oxide or solid solutions thereof with other oxides containing rare earth oxides
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N60/00—Superconducting devices
- H10N60/01—Manufacture or treatment
- H10N60/0268—Manufacture or treatment of devices comprising copper oxide
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N60/00—Superconducting devices
- H10N60/80—Constructional details
- H10N60/85—Superconducting active materials
- H10N60/855—Ceramic superconductors
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N60/00—Superconducting devices
- H10N60/80—Constructional details
- H10N60/85—Superconducting active materials
- H10N60/855—Ceramic superconductors
- H10N60/857—Ceramic superconductors comprising copper oxide
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Description
A találmány viszonylag magas átmeneti hőmérséklet alatt szupravezető tulajdonságú kerámia vezetőre és ennek előállítási eljárására vonatkozik.
Szupravezetésen általában azt értik, hogy valamely anyag jól definiált hőmérsékleten teljesen elveszti 5 elektromos ellenállását. Ismeretes, hogy ez számos anyagnál előfordul. Úgy találták, hogy az elemeknek mintegy a negyede és több mint 1000 ötvözet és vegyület szupravezető tulajdonságú. Azt tartják, hogy a szupravezetés az anyag fémes állapotú azon körűimé- 10 nyék között, amelyek között szupravezetővé válik. Például néhány, rendes körülmények között nem fémes anyag igen nagy nyomás hatására szupravezetővé válik, de mielőtt szupravezetővé lenne, fémessé lesz a nyomás hatására. 15
A szupravezetők igen előnyösen alkalmazhatók a villamos energia előállításánál és nagy távolságra történő takarékos továbbításánál, valamint a plazma- és magfizikában, a magrezonanciás orvosi diagnosztikában és nagysebességű vonatok mágneses lebegtetésé- 20 nél alkalmazott erős mágnesek tekercselő anyagaként.
A termonukleáris fúzióval történő energiatermelésnél például olyan igen erős mágneses terekre van szükség, amelyeket csak szupravezetős mágnesekkel lehet előállítani. A szupravezetők természetesen felhasználha- 25 tók komputerekben, a nagysebességű jelfeldolgozásnál és az adatközlésnél is.
Míg a szupravezetők előnyei elég nyilvánvalóak, az eddig ismert szupravezető anyagok közös hátránya abban rejlik, hogy az átmeneti hőmérsékletük (szoltó- 30 sós nevén a Tc kritikus hőmérsékletük) igen alacsony, jellegzetesen néhány K nagyságrendbe esik. A legmagasabb kritikus hőmérsékletű elem a nióbium (9,2 K) és az ismert legmagasabb kritikus hőmérséklet - mintegy 23 K-t-az Nb-jGe mutatja közönséges nyomáson. 35
Eimek megfelelően a legtöbb ismert szupravezetőt folyékony héliummal kell hűteni, ami viszont bonyolult technológiát kíván, amivel eleve együtt jár a tekintélyes beruházási és energiaköltség.
A találmány tárgyát magas kritikus hőmérsékletű, 40 szupravezető tulajdonságú kerámia vezetők és ezek előállítási eljárása képezi, amely szupravezetőknél a folyékony héliummal történő hűtés elkerülhető, az ezzel járó költség tekintélyes mértékben csökkenthető és energia takarítható meg. 45
A találmány tehát egyrészt szupravezető tulajdonságú kerámia vezető, amely 26 K feletti átmeneti hőmérsékletű és REjTMC^ összetételű, ahol RE ritkaföldfém, 1M átmenetifém és a ritka földfém részben egy vagy több alkáliföldfémmel van helyettesítve, to- 50 vábbá az oxigéntartalom úgy van beállítva, hogy a kristályszerkezet deformált és egy RE2_xAExTMO4.y összetételű fázist tartalmaz, ahol AE az egy vagy több alkáliföldfém, x< 0,3ésy< 0,5.
Egy ilyen, a találmány szerinti kerámia például a 55 La2CuO4 képletű lantán-réz-oxid, amelyben az elemek ΙΠΒ csoportjába tartozó lantán a szomszédos Ha csoport elemeinek, azaz az alkáliföldfémeknek az egyikével, például báriummal (vagy a HA csoport tagjainak kombinációjával) van részben helyettesítve. 60
Ezen túlmenően nem teljes a kerámia oxigéntartalma, így a kerámia általános összetételére aLa^BajCuO^y írható fel, ahol x< 0,3ésy< 0,5.
A fenti általános képlet szerinti kerámia másik példája a L^SíjNiO^y általános képletű lantán-nikkel-oxid, amelyben a untán részlegesen stronciummal van helyettesítve.
Egy további példa a Ce2.xCaxNiO4.y képletű cérium-nikkel-oxid, amelyben a cériumot részben kalcium helyettesíti.
A kővetkező leírásban a La2CuO4 kerámiánál a lantán részleges helyettesítőjeként főleg a báriumra fogunk hivatkozni. A Ba-La-Cu-0 rendszer néhány tagját C. Michel és B. Raveau [Rév. Chim. Min., 21. (1984) 407.], valamint C. Michel, L. Er-Rakho és B. Raveau [Mát. Rés. Bull., Vol. 20., (1985.) 667-671.] írták le. Ők azonban nem találtak, de nem is kerestek szupravezetést.
A találmánnyal kapcsolatban lefolytatott kísérletek olyan kerámiáknál mutattak ki magas kritikus hőmérsékletű szupravezetést, ahol a ritkaföldfém egy vagy több, ugyanabba a HA csoportba tartozó alkáliföldfémmel van részben helyettesítve. A Sr^-al adalékolt La2CuO4_y esetében a kritikus hőmérséklet magasabb és a szupravezetéssel indukált diamágnesesség erősebb, mint aBa2+ és aCa2+ adalékok esetében.
Eddig csak kevés szupravezető tulajdonságú oxid volt ismert, közöttük a 13,7 K-nél szupravezetővé váló Li-Ti-0 rendszer, amelyről D.C. Johnston, H. Prakash, W. H. Zachariasen és R. Visvanathan számol be [Mát. Rés. Bull., 8. (1973.) 777.] Egyéb ismert szupravezető oxid a nióbiummal adalékolt SrTiO és aBaPb1.xBixO3, amelyekről A. Baratoff és G. Binning OPhysics, 108B (1981) 1335., illetve A.W. Sleight, J.L. Gillson és F. E. Bierstedt [Solid State Commun., 17. (1975) 27.] tudósít.
Johnston és társai a Li-Ti-0 rendszerükben rőntgendiffrákciós vizsgálattal három krisztallográfiai fázis jelenlétét mutatták ki, amelyek közül az egyik spinéi szerkezetű volt és magas kritikus hőmérsékletet mutatott A Ba-La-Cu-0 rendszernek is több krisztallográfiai fázisa van, mégpedig vegyes vegyérték réz alkotóelemekkel, amelyek elektromos állapota a nemJahn-Teller-féle Cu3+ és a Jahn-TelIer-féle Cu2+ ionok között változik.
Ez azokra a rendszerekre is vonatkozik, ahol a réz helyett nikkelt alkalmaznak, ekkor a Ni3+ a Jahn-Teller-féle és aNi2+ a nem-Jahn-Teller-féle alkotóelem.
A Jahn-Teller polaronok létezését a vezető kristályokban K. H. Hoeck, H. Nikisch és H. Thomas [Helv. Phys. Acta, 56. (1983) 237.] elméletileg feltételezte. A polaronoknak nagy az elektron-fonon kölcsönhatásuk és ezért előnyösek a magas kritikus hőmérsékletű szupravezetés létrejöttekor.
Röntgendiffrakciós vizsgálattal a Ba-La-Cu-0 rendszerben három különböző krisztallográfiai fázis mutatható ki, úgymint a K2NiF4 struktúrával rokon, réteg-típusú, perovskit-szerű fázis, amelynek általános képlete
La2.xBaxCuO4.y,aholx< 1 ésy> 0;
HU 205493 Β k®PIetű csaknem köpö's peípysK,t-^ázi^ árijí függetlennek tűnik az eredeti összetételtől,.
amint erről! G. Bednorz és K.A.Müller [Z. Phy. B. Condensed Matter, 64. (1986) 189-193.] beszámol.
Úgy tűnik, hogy e három fázis közül az első a felelős a mag^rk^tíku^,,h^inérsékletű szupravezetésért, és hogyK^ j^^sJíőmérséklet értéke függ a fázis báriúrp^pc^u^^^l. A B2* ionnal a semleges töltési állapot, fnégniár^dásá. érdekében történő helyettesítés riytlvánvyóániá Cn^ésGu3·*· ionok vegyes vegyértékű állapotát eredményezi. Feltételezhető, hogy az oxigén hiánya (y) ugyanakkora az adalékolt és az adalékolatlan krisztallitokban.
Bárium nélkül, magas hőmérsékleten mind a !32ύρύ4):ιΐρίρ4 a,ÉaCuO3 fémes vezető, akárcsak a ’ LaNiO3Fémes jellegük ellenére a Ba-La-Cu-0 típusú anyagok kerámiák, akárcsak a RE2TMO4 típusú többi anyag, és előállításuk többé-kevésbé a kerámiagyártás elveit követi. \
Ugyancsak a találmány szerint a szupravezető tulajdonságú kerámia vezető előállítására szolgáló eljárás az alábbi gyártási műveleteket foglalja magában: egy ritkaföldfém, egy átmenetifém és egy vagy több al^lifpídfém .nitrátjaiból vizes oldatot készítünk, majd' éheket thegfelelő arányban együttesen kicsapjuk; az együttes'csapadékhoz oxálsavat adunk és a nyert, oxalátokat bensőségesen elegyítjük; a csapadékot 1-8 órán át 500 és 1200 ’C közötti hőmérsékleten hevítve elbontjuk és szilárd fázisú reakciót játszatunk le; az így kapott poralakú terméket lehűtjük vagy hűlni hagyjuk; a port 2 és 10 kbar közötti nyomáson szemcsékké sajtoljuk; és a szemcséket 0,5-3 órán át 500 és 1000 ’C közötti hőmérsékleten hevítve színtereit testet állítunk elő.
A kísérletek azt mutatták, hogy az egyes kompo& nensek, aránya á kiindulási elegyben fontos szerepet játszik a végtermékben jelenlévő fázisok keletkezésében. Amint azt fentebb említettük, a Ba-La-Cu-0 fl rendszer végterméke általában a három leírt fázist tartalmazza, amelyek közül a második csak igen kis mennyiségben van jelen, de lantánt részlegesen stronciummal vagy kalciummal (és esetleg berilliummal) helyettesítve csak egy fázis van a La2_xSrxCuO4_y, illetve a La2.xCaxCuO4.y összetételű végtermékben, feltéve, hogy X 0,3.
Á kiindulási elegyben a (Ba, La) és Cu 1:1 aránya esetén várható, hogy a három telített fázis megjelenik a végtermékben. Ha eltekintünk az említett második, vagyis a CuO fázistól, amelynek mennyisége elhanyagolható, a másik két fázis relatív térfogataránya a ka2-x^ax^uO4.y komplex báriumtartalmától függ. 1:1 arány és x= 0,02 esetén lokalizációs átmenet kezdődése figyelhető meg, azaz a hőmérséklet csökkenésével riő az ellenállás és nincs szupravezetés.
Ha x= 0,1 ugyanazon 1:1 arány mellett, akkor az ellenállás a meglehetősen magas 35K kritikus hőmérsékletnél lecsökken.
Ha a szupravezetésért felelősnek tartott
La2CuO4:BA fázis összetételét (Ba, La):Cu= 2:larányú kiindulási összetételből állítjuk elő (imitáljuk), akkor eredményként csak két fázist kapunk, CuO fázis most nem lesz. Ha a báriumtartalom x= 0,15, akkor a zellenállásesés Tc= 26 K-nél következik be.
A Ba-La-Vu-0 komplex előállítási eljárása a csapadék két, megnövelt hőmérsékleten végzett néhány órás hőkezelését tartalmazza. A találmánnyal kapcsolatban lefolytatott kísérletek azt mutatták, hogy a leg10 jobb eredményt a 900 ’C-on 5 órán át végzett elbontás és reagáltatás és az ugyancsak 900 ’C-on 1 órás szinterelés adja. Ezek az értékek mind az 1:1, mind a 2:1 összetételi arányra vonatkoznak.
A 2:1 összetételi arány esetén valamelyest maga15 sabb hőmérséklet engedhető meg, ért réz-oxid felesleg hiánya folytán magasabb a keverék olvadáspontja. De ezért magas hőmérsékletű kezeléssel nem lehet egyfázisú vegyülethez jutni.
A vezetőképességet 300 és 4,2 K között mértük. A báriummal adalékolt mintáknál például x 0,3 esetében és 0,5 A/cm2 áramsűrűség mellett magas hőmérsékleten fémes viselkedést, alacsony hőmérsékleten növekvő ellenállást találtunk. Még alacsonyabb hőmérsékleten az ellenállás élesen esik, amit azonban a magasabb áramsűrűség részben elnyom. Ezt a jellegzetes esést tanulmányoztuk az izzítási körülmények, azaz a hőmérséklet és az oxigén parciális nyomása függvényében. A levegőn izzított mintáknál úgy találtuk, hogy a vándorlóból a lokalizált állapotba való át30 menet nem volt túl éles, de enyhén redukáló atmoszférában történő izzítás ellenállásnövekedést és határozottabb lokalizációs effektust eredményezett. Ugyanakkor az ellenállás csökkenése magasabb kritikus hőmérsékleteken következett be.
Ha a szobahőmérsékletű mintákat lehűtjük, az ellenállásértékek először a fémekéhez hasonló csökkenést mutatnak. Alacsony hőmérsékleteken a kalciummal és a báriummal adalékolt minták esetében ez növekedésbe vált át. Ezt a növekedést az ellenállás lecsökke40 nése követi, ami a szupravezetés fellépését jelzi 22 +
K és 33 + 2 K-nél a Ca-, illetve a Ba-adalék esetében. A Sr-adalék esetében az ellenállás fémes jellegű marad egészen le 40± 1 K-ig, ahol aztán lecsökken. A lokalizációs effektusok fennállása azonban erősen függ az alkáliföldfémion koncentrációjától és a minta előállításától, azaz a hőkezelési körülményektől és a sűrűségtől is, amelyeket optimalizálni kell. Minden olyan minta, amelyikben alacsony a Ca, Sr és Ba koncentrációja, erősen hajlamos a lokalizációra, mielőtt az ellenállásesés bekövetkezne.
Úgy tűnik, hogy szupravezetés elkezdŐdése, vagyis aTc kritikus hőmérséklet értéke egyéb paramétereken kívül a szintereit test oxigéntartalmától függ. Úgy látszik, hogy bizonyos oxigénhiányra van szükség ahhoz, hogy az anyag kritikus hőmérséklete magas legyen. A találmány szerint előnyös, ha a fentiekben ismertetett előállítási eljárás egy hőkezelési művelettel egészül ki, amelynek során a színtereit testet 0,5-5 órán keresztül, védőatmoszférában, 500 és 1200 ’C közötti hő60 mérsékleten kiegészítő hőkezelésnek vetjük alá a
HU 205493 Β színtereit test RE2,xAExTMO4.y összetételű krisztallográfíai fázisa oxigéntartalmának beállítására, ahol RE ritkaföldfém, AE egy vagy több alkáliföldfém, TM átmenetifém, x < 0,3 és 0,1 < y < 0,5. A védőatmoszféra a színtereit test oxigéntartalmától és a kívánt oxigéntartalomtól függően lehet oxigén (oxidálás) vagy olyan redukáló atmoszféra, amelyben az oxigén parciális nyomása 10'1 és I0*5 bar közötti.
Abban az esetben, ha a hőbontást és a szüiterelést viszonylag alacsony, azaz nem több, mint 950 ’C hőmérsékleten valósítottuk meg, a színtereit testet mintegy egy órán át tartó, 900 ’C körüli hőmérsékleten történő hőkezelésnek vetjük alá redukáló atmoszférában. Feltehető, hogy ennek a hőkezelési lépésnek csupán az a hatása, hogy aRE2TMO4 komplex mátrixának bizonyos pontjairól oxigén atomokat von el és ezzel deformációkat okoz az anyag kristályszerkezetében. Ezen hőkezelés közben az oxigén parciális nyomása 10'1 és 10'5 bar között lehet.
Abban az esetben, ha a szinterelést vizonylag magas (vagyis 950 ’C feletti) hőmérsékleten végeztük, előnyös lehet a hőkezelési műveletet enyhén oxidáló atmoszférában végezni. Ezzel ugyanis pótolható a rendszer feltehetően túlzott oxigénvesztesége, ami a magas hőmérséklet következménye és ami a rendszer kristályszerkezetének súlyos torzulását eredményezi.
ASi^-alés Ca2+-ál adalékolt I^CuO^y kerámiákon végzett ellenállás- és szuszceptibilitás-mérések ugyanazt az általános tendenciát mutatják, mint a Ba2+-al adalékolt minták esetében; az ellenállás lecsökkenését és a diamágnesességbe való átmenetet egy kissé alacsonyabb hőmérsékleten. Ez a Sr2*-tartalmú mintáknál ténylegesen magasabb hőmérsékleten következik be, mint a Ba2+ tartalmúnknál. Továbbá a diamágneses szuszceptibilitás háromszor akkora, mint a báriumos mintáknál. Mivel a Sí2* ionsugara megközelítően egyezik a La3+-vel, úgy tűnik, hogy a méret kihatása nem oka a szupravezetés előfordulásának. Ezzel szemben éppen fordítva van, amint aztaBa2+ és aCa2+ adatok mutatják.
A vizsgált adalék-ionok esetében a legmagasabb kritikus hőmérsékletek azon koncentrációknál adódnak, ahol az RE^AE/TMO^y szerkezet szobahőmérsékleten közel Él az ortoromhos-tetragonális szerkezeti fázisátalakuláshoz, ami összefüggésben lehet a szubsztitúció által megnövelt lényeges elektron-fonon kölcsönhatással. A ritkaföldfémnek alkáliföldfémmel való helyettesítése nagyon fontos, mert igen valószínű, hogy e^ Jahn-Teller héjak nélküli TM ionokat hoz létre. Ezért lehetséges, hogy ezeknek a J.-T. héjaknak a hiánya, vagyis a Fermi energiához közel eső J.-T. lyukak fontos szerepet játszanak a kritikus hőmérséklet emelkedésében.
Claims (16)
- SZABADALMI IGÉNYPONTOK1. Szupravezető tulajdonságú kerámia vezető, amely ritkaföldfémet, átmenetifémet és adott esetben alkálifémet tartalmaz, azzal jellemezve, hogy a kerámia vezető 26 K feletti átmeneti hőmérsékletű és RE2TMO4 4 összetételű, aholRE ritkaföldfém, TM átmenetifém és a ritkaföldfém részben egy vagy több alkáliföldfémmel van helyettesítve, továbbá az oxigéntartalom úyy van beállítva, hogy a kristályszerkezet deformált és egy RE2.xAExTMO4.y összetételű fázist tartalmaz, ahol AEazegyvagy több alkáliföldfém, x< 0,3ésy< 0,5.
- 2. Az 1. igénypont szerinti vezető, azzal jellemezve, hogy a ritkaföldfém lantán és az átmenetifém réz.
- 3. Az 1. igénypont szerinti vezető, azzal jellemezve, hogy a ritkaföldfém cér ium és az átmenetifém nikkel.
- 4. Az 1. igénypont szerinti vezető, azzal jellemezve, hogy a ritkaföldfém lantán és az átmenetifém nikkel.
- 5. Az 1. igénypont szerinti vezető, azzal jellemezve, hogy a ritkaföldfém részben báriummal van helyettesítve és 0,1 < y< 0,5.5. Az 1. igénypont szerinti vezető, azzal jellemezve, hogy a ritkaföldfém részben kalciummal van helyettesítveésO,l< y< 0,5.
- 7. Az 1. igénypont szerinti vezető, azzal jellemezve, hogy a ritkaföldfém részben strociummal van helyettesítveés0,l< y< 0,5.
- 8. Az l.igénypont szerinti vezető, azzal jellemezve, hogyaritkaföldfémlantánésazátmenetifémkróm.
- 9. Az l.igénypont szerinti vezető, azzal jellemezve, hogy a ritkaföldfém neodimium és az átmenetifémréz.
- 10. Eljárás szupravezető tulajdonságú kerámia vezető előállítására, melynek során egy ritkaföldfém, egy átmenetifém és egy vagy több alkáliföldfém nitrátjaiból vizes oldatot készítünk, majd ezeket megfelelő arányban együttesen kicsapjuk; a csapadékot porrá alakítjuk, a kapott poralakú terméket lehűtjük vagy hűlni hagyjuk, majd a port szemcsékké sajtoljuk és szintereljük, azzal jellemezve, hogy az együttes csapadékhoz oxálsavat adunk és a nyert oxalátokat bensőségesen elegyítjük; a csapadékot 1-8 órán át 500 és 1200 ’C közötti hőmérsékleten hevítve elbontjuk és szilárd fázisú reakciót j átszatunk le; az így kapott poraIakú terméket lehűtés vagy lehűlés után 2 és 10 kbar közötti nyomáson szemcsékké sajtoljuk; és a szemcséket 0,5-3 órán át 500 és 1000 ’Cközötti hőmérsékleten hevítve színtereit testet állítunk elő.
- 11. A10. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a szintereit testet 0,5-5 órán keresztül, védőatmoszférában, 500 és 1200 ’C közötti hőmérsékleten kiegésztő hőkezelésnek vetjük alá a színtereit test RE2.xAExTMO4.y összetételű krisztallográfiai fázisa oxigéntartalmának beállítására, aholRE ritkaföldfém, AE egy vagy több alkáliföldfém,TM átmenetifém x< 0,3és0,l< y< 0,5.
- 12 A11. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a védőatmoszféra redukáló atmoszféra, amelyben az oxigén parciális nyomása 10'1 és 10'5 bar közötti.
- 14. A11. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a hőbontást 900 ’C-on 5 órán át, a hőkezelést pedig900 ’C-on 1 órán át redukáló atmoszférában 10'1 és 10*5 bar közötti parciális oxigénnyomás mellett valősítjukmeg.
- 15. A11. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy ritkaföldfémként lantánt, átmenetifémkéntHU 205493 Β rezet és a lantán részleges helyettesítésére - x 0/2 érték mellett - báriumot alkalmazunk, a hőbontást 900 ’Con 5 órán át, a hőkezelést pedig redukáló atmoszférában 10'1 és I05 bar közötti parciális oxigénnyomás mellett 900 ’C-on 1 órán át végezzük.
- 16. A11. igénypont szerinti eljárás, azzal jellenezve, hogy ritkaföldfémként lantánt, átmenetifémként nikkelt és lantán részleges helyettesítésére - x 0,2 érték mellett - báriumot alkalmazunk, a hőbontást 900 ’Con 5 órán át, a hőkezelést pedig redukáló atmoszférában 10’1 és 10'5 bar közötti parciális oxigénnyomás mellett 900 ’C-on 1 órán át végezzük.
- 17. A11. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a ritkaföldfémként lantánt, átmenetifémként rezet és a lantán részleges helyettesítésére - x 0,2 érték mellett - kalciumot alkalmazunk, a hőbontást 900 ’Con 5 órán át, a hőkezelést pedig redukáló atmoszférábán 10’1 és 10'5 bar közötti parciális oxigénnyomás mellett 900 ’C-on 1 órán át végezzük.
- 18. A11. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a ritkaföldfémként lantánt, átmenetifémként 5 rezet és a lantán részleges helyettesítésére - x 0,2 érték mellett - stronciumot alkalmazunk, a hőbontást 900 ’C-on 5 órán át, a hőkezelést pedig redukáló atmoszférában 101 és 10'5 bar közötti parciális oxigénnyomás mellett 900 ’C-on 1 órán át végezzük.10 19. A11. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a ritkaföldfémként cériumot, átmenetifémként nikkelt és cériumot részleges helyettesítésére - x 0,2 érték mellett - báriumot alkalmazunk, a hőbontást 900 ’C-on 5 órán át, a hőkezelést pedig redukáló at15 moszférában 10'1 és 10'5 bar közötti parciális oxigénnyomás mellett 900 ’C-on 1 órán át végezzük.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP87100961A EP0275343A1 (en) | 1987-01-23 | 1987-01-23 | New superconductive compounds of the K2NiF4 structural type having a high transition temperature, and method for fabricating same |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| HUT49422A HUT49422A (en) | 1989-09-28 |
| HU205493B true HU205493B (en) | 1992-04-28 |
Family
ID=8196696
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| HU88263A HU205493B (en) | 1987-01-23 | 1988-01-22 | Superconductive ceramic conductor and method for making said ceramic conductor |
Country Status (13)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US8688181B1 (hu) |
| EP (1) | EP0275343A1 (hu) |
| AU (1) | AU604827B2 (hu) |
| BR (1) | BR8707107A (hu) |
| CS (1) | CS277000B6 (hu) |
| DK (1) | DK31388A (hu) |
| FI (1) | FI880171A (hu) |
| HU (1) | HU205493B (hu) |
| IL (1) | IL84667A0 (hu) |
| NO (1) | NO880187L (hu) |
| PL (1) | PL159721B1 (hu) |
| PT (1) | PT85720A (hu) |
| YU (1) | YU46098B (hu) |
Families Citing this family (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6638894B1 (en) * | 1987-01-09 | 2003-10-28 | Lucent Technologies Inc. | Devices and systems based on novel superconducting material |
| GB2201955B (en) * | 1987-03-11 | 1991-09-18 | Ibm | Electrically superconducting compositions and processes for their preparation |
| AU598115B2 (en) * | 1987-03-18 | 1990-06-14 | Semiconductor Energy Laboratory Co. Ltd. | Superconducting oxide ceramics |
| EP0283620A1 (en) * | 1987-03-25 | 1988-09-28 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Superconducting ceramics |
| JPH01133908A (ja) * | 1987-03-30 | 1989-05-26 | Yokogawa Hewlett Packard Ltd | 超伝導体材料の製造方法 |
| EP0287749A1 (en) * | 1987-04-23 | 1988-10-26 | International Business Machines Corporation | New layered copper oxide superconductor compounds |
| HUT52646A (en) * | 1987-06-09 | 1990-07-28 | Du Pont | Method for making super-conducting substance with critical temperature of 90 kelvin grades |
| AU600156B2 (en) * | 1987-08-06 | 1990-08-02 | University Of Arkansas, The | Meltable high temperature superconductor |
| AU589068B2 (en) * | 1987-08-10 | 1989-09-28 | Furukawa Electric Co. Ltd., The | Method of manufacturing oxide superconductor, and method of manufacturing composite oxide powder which is the precursor of the oxide superconductor |
| US5023067A (en) * | 1987-09-11 | 1991-06-11 | W. R. Grace & Co.-Conn. | Manufacturing method for ceramics and products thereof |
| EP0306973A3 (en) * | 1987-09-11 | 1990-08-16 | W.R. Grace & Co.-Conn. | Manufacturing method for superconducting ceramics and products thereof |
| WO1989006222A1 (en) * | 1987-12-30 | 1989-07-13 | Unisearch Limited | Improved method for producing ceramic superconductors |
| US5196388A (en) * | 1991-06-10 | 1993-03-23 | Akzo N.V. | Process for the preparation of double metal oxide powders containing a Group IIIA and a Group IVB element and a novel double metal hydroxyl carboxylate useful in preparing same |
| DE10208883A1 (de) * | 2002-03-01 | 2003-09-18 | Forschungszentrum Juelich Gmbh | Sauerstoffmembran für den Einsatz bei hohen Temperaturen |
| CN100564312C (zh) | 2004-12-23 | 2009-12-02 | 超导技术公司 | (RE)Ba2Cu3O7-δ薄膜超导体的RF性质优化的组成 |
| RU2709463C1 (ru) * | 2019-06-28 | 2019-12-18 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт высокотемпературной электрохимии Уральского отделения Российской Академии наук | Твердооксидный электродный материал |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5125597B1 (hu) * | 1966-11-22 | 1976-07-31 | ||
| EP0283620A1 (en) * | 1987-03-25 | 1988-09-28 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Superconducting ceramics |
| US4897378A (en) * | 1987-05-22 | 1990-01-30 | Massachusetts Institute Of Technology | Preparation of thin film superconducting oxides |
| AU600156B2 (en) * | 1987-08-06 | 1990-08-02 | University Of Arkansas, The | Meltable high temperature superconductor |
-
1987
- 1987-01-23 EP EP87100961A patent/EP0275343A1/en not_active Withdrawn
- 1987-09-15 PT PT85720A patent/PT85720A/pt not_active Application Discontinuation
- 1987-12-01 IL IL84667A patent/IL84667A0/xx unknown
- 1987-12-28 YU YU240487A patent/YU46098B/sh unknown
- 1987-12-29 BR BR8707107A patent/BR8707107A/pt unknown
-
1988
- 1988-01-15 FI FI880171A patent/FI880171A/fi not_active Application Discontinuation
- 1988-01-18 NO NO880187A patent/NO880187L/no unknown
- 1988-01-19 CS CS88361A patent/CS277000B6/cs unknown
- 1988-01-20 PL PL1988270217A patent/PL159721B1/pl unknown
- 1988-01-22 DK DK031388A patent/DK31388A/da not_active Application Discontinuation
- 1988-01-22 HU HU88263A patent/HU205493B/hu not_active IP Right Cessation
- 1988-01-22 AU AU10699/88A patent/AU604827B2/en not_active Ceased
-
1994
- 1994-09-09 US US08/303,561 patent/US8688181B1/en active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| YU240487A (en) | 1989-08-31 |
| FI880171A (fi) | 1988-07-24 |
| DK31388A (da) | 1988-07-24 |
| DK31388D0 (da) | 1988-01-22 |
| AU1069988A (en) | 1988-07-28 |
| NO880187D0 (no) | 1988-01-18 |
| PL159721B1 (pl) | 1993-01-29 |
| HUT49422A (en) | 1989-09-28 |
| CS277000B6 (en) | 1992-11-18 |
| YU46098B (sh) | 1992-12-21 |
| PT85720A (pt) | 1989-02-28 |
| US8688181B1 (en) | 2014-04-01 |
| BR8707107A (pt) | 1988-08-02 |
| FI880171A0 (fi) | 1988-01-15 |
| CS8800361A2 (en) | 1991-07-16 |
| AU604827B2 (en) | 1991-01-03 |
| EP0275343A1 (en) | 1988-07-27 |
| PL270217A1 (en) | 1988-10-13 |
| IL84667A0 (en) | 1988-05-31 |
| NO880187L (no) | 1988-07-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Bednorz et al. | Possible high T c superconductivity in the Ba− La− Cu− O system | |
| US4804649A (en) | Alkaline oxalate precipitation process for forming metal oxide ceramic superconductors | |
| HU205493B (en) | Superconductive ceramic conductor and method for making said ceramic conductor | |
| EP0356722B1 (en) | Oxide superconductor and method of producing the same | |
| DE3853900T2 (de) | Supraleitendes Material und Verfahren zu seiner Herstellung. | |
| DE69120840T2 (de) | Supraleiter auf Thalliumbasis substituiert durch seltene Erden | |
| US4952390A (en) | Superconductive oxide crystal and a production process thereof | |
| US8060169B1 (en) | Superconductive compounds having high transition temperature, and methods for their use and preparation | |
| KR0125876B1 (ko) | 초전도 재료와 그 제조 방법 | |
| EP0366313B1 (en) | Method of producing mixed metal oxide material, and of producing a body comprising the material | |
| Shao et al. | Synthesis and X-ray powder diffraction analysis of the high-Tc superconductor HgBa2Ca2Cu3O8+ δ | |
| Oh-Ishi et al. | Relation between lattice parameters and valence state of Cu ions of MxNd2− xCuO4− y (M= Na and Ce) solid solution | |
| HU217018B (hu) | Szupravezető kompozíció bizmut-, stroncium-, réz- és oxigéntartalommal, eljárás ilyen kompozíció előállítására, valamint eljárás elektromos áram vezetésére maradék-ellenállás nélküli áramvezető anyagban, és Josephson-effektust megvalósító eszköz | |
| KR910001306B1 (ko) | 고전이온도를 갖는 K₂NiF₄구조형태의 초전도성 화합물 및 이의 제조방법 | |
| JP3219563B2 (ja) | 金属酸化物とその製造方法 | |
| JPH01145364A (ja) | 高温超電導セラミックスの製造方法 | |
| Chen et al. | Coprecipitation Synthesis of a Superconductor via Multi‐Precipitants | |
| JP2554658B2 (ja) | 複合酸化物超電導体の接続方法 | |
| US5173476A (en) | 110K Bi-Sr-Ca-Cu-O superconductor oxide and method for making same | |
| EP0292940A2 (en) | Superconductor | |
| JP2597578B2 (ja) | 超電導体の製造方法 | |
| JP2854338B2 (ja) | 銅系酸化物超電導体 | |
| JP2749194B2 (ja) | Ｂｉ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−Ｏ系超電導体の製法 | |
| JP2709000B2 (ja) | 超電導体及びその製造方法 | |
| Adachi et al. | Increase of the Meissner volume fraction in O2-HIP processed La1. 85Ca1. 15Cu2O6 samples |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| HMM4 | Cancellation of final prot. due to non-payment of fee |