NL8702702A - Werkwijze voor het vervaardigen van een supergeleidend lichaam. - Google Patents

Description

PHN 12.336 1 / N.V. Philips' Gloeilampenfabrieken te Eindhoven "Werkwijze voor het vervaardigen van een supergeleidend lichaam."

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het vervaardigen van een supergeleidend lichaam uit een oxidisch supergeleidend materiaal.

De uitvinding heeft eveneens betrekking op een 5 supergeleidend lichaam uit een oxidisch supergeleidend materiaal met de samenstelling YBa2Cu307_a_gFfff waarin α een waarde heeft van 0 tot 1 en waarin δ een waarde heeft van 0.1 tot 0.5.

Een werkwijze voor het bereiden van YBa2Cu307_g is beschreven door P.M.Grant a.o., in Physical Review B, 35. (13), paginas 10 7242-7244 (1987). De uitgangsmaterialen voor de supergeleidende verbinding zijn Y^, BaCOg en CuO. Deze materialen worden in poedervorm gemengd, verhit in zuurstof, gemalen en opnieuw verhit. Het zo gevormde poedervormige materiaal wordt tot pillen geperst en gesinterd in lucht bij een temperatuur van 1000°C. Daarna worden de 15 pillen langzaam afgekoeld tot kamertemperatuur. Door experimenten is vastgesteld dat een te snelle afkoeling, of afkoeling in een inerte atmosfeer, bijvoorbeeld argon, leidt tot verlies van supergeleidend gedrag van het verkregen materiaal.

Een dergelijke werkwijze is ook beschreven door R.J.Cava 20 a.o., in Physical Review Letters, 5& (16), paginas 1676-1679 (1987). Na het sinteren worden de vervaardigde pillen in zuurstof afgekoeld en bij voorkeur onderworpen aan een nabehandeling in zuurstof bij verhoogde temperatuur. Het zuurstofgehalte van het supergeleidende materiaal, en daarmee ook het supergeleidend gedrag, zijn sterk afhankelijk van de 25 omstandigheden tijdens de synthese. Weliswaar kan het YBa2Cu307_g materiaal worden omschreven als een zuurstof-deficient gelaagd perovskitisch materiaal, maar zonder het nemen van bijzondere maatregelen wordt de hoeveelheid zuurstof in het kristalrooster te klein, waardoor een tetragonaal in plaats van een orthorhombisch rooster 30 wordt gevormd, met verlies van supergeleidend gedrag bij de gewenste hoge temperatuur, bijvoorbeeld in vloeibare stikstof.

In experimenten welke tot de uitvinding hebben geleid, is .8702702 PHN 12.336 2 t /

J

vastgesteld dat supergeleidende materialen welke volgens de hiervoor aangegeven werkwijze zijn vervaardigd, een lage dichtheid vertonen en veel microscheuren bevatten. Dit is mogelijk een oorzaak voor het feit dat de maximaal toelaatbare stroomdichtheid in deze supergeleidende 5 materialen een ongunstig lage waarde heeft. In een poging om deze situatie te verbeteren, zijn de genoemde materialen gesinterd onder verhoogde druk, door middel van uniaxiaal persen. Daarbij is gevonden dat in de aldus vervaardigde materialen bij afkoeling tot een temperatuur van 4 K nog geen supergeleiding optreedt. Een andere methode 10 om de vorming van microscheuren te voorkomen is de toepassing van een fijn poeder, met korrelgrootte kleiner dan 1 pm, voor het sinterproces. Ook in dat geval is vastgesteld dat geen supergeleiding optreedt bij temperaturen boven het kookpunt van stikstof.

Experimenten aan dunne lagen van supergeleidende 15 materialen hebben aangetoond dat de maximaal toelaatbare stroomdichtheid aanzienlijk hoger kan zijn dan tot nu toe is waargenomen in bulkmateriaal. Dit hangt mogelijk samen met een hogere dichtheid en een hoge mate van oriëntatie van de kristallieten in dergelijke dunne lagen. Bij een dikte van de laag tot ongeveer 1 pm dringt bij het 20 uitstoken blijkbaar voldoende zuurstof in de laag om de gewenste samenstelling te verkrijgen. Een werkwijze voor het vervaardigen van dunne lagen uit (LarSr^CuO^ en YBa2Cu30-y_g en voor een nabehandeling in zuurstof van de gevormde lagen is beschreven door R.B.Laibowitz a.o.r in Physical Review B, 35. (16), paginas 8821-8823 25 (1987).

De uitvinding beoogt een werkwijze te verschaffen voor het vervaardigen van een supergeleidend lichaam uit een oxidisch supergeleidend materiaal, waarbij zowel een hoge dichtheid als een geschikt supergeleidend gedrag worden bereikt, om daardoor een materiaal 30 te verschaffen met een hoge toelaatbare stroomdichtheid en een verbeterde mechanische sterkte, zonder daarbij beperkt te zijn tot het vervaardigen van dunne lagen. Ook de vochtgevoeligheid van deze materialen kan worden verminderd door de afwezigheid van microscheuren.

Aan deze opgave wordt volgens de uitvinding voldaan door 35 een werkwijze welke is gekenmerkt doordat het supergeleidende oxidische materiaal of uitgangsmaterialen daarvoor wordt/worden gemengd met een oxide van zilver en het mengsel vervolgens wordt dichtgesinterd onder .8702702 c PHN 12.336 3 toepassing van verhoogde druk.

Het sinteren onder verhoogde druk kan bijvoorbeeld worden uitgevoerd door heet uniaxiaal persen of door heet isostatisch persen, bijvoorbeeld bij een druk van 100 MPa en een temperatuur van 850° tot 5 900°C.

Een oxidisch supergeleidend materiaal dat in de werkwijze volgens de uitvinding kan worden toegepast is (La,Sr^CuO^, waarin Sr door Ba kan worden vervangen. In een voorkeursuitvoeringsvor» van de werkwijze volgens de uitvinding bestaat het oxidische supergeleidende 10 materiaal uit ÏÏ^CugO^.g.gF^, waarin α een waarde heeft van 0 tot 1 en waarin δ een waarde heeft van 0.1 tot 0.5. YBa2Cu30^_5 vertoont een waarde van Tc van ongeveer 90 K. Zuurstof kan gedeeltelijk, bijvoorbeeld tot 1 atoom in de aangeduide brutoformule, worden vervangen door fluor, wat een verhoging van Tc tot gevolg 15 heeft. Verder is het mogelijk om Y te substitueren door een of meer zeldzame aardmetalen en om Ba te substitueren door een ander aardalkalimetaal, bijvoorbeeld Sr.

De uitvinding berust op de ontleding, bij verhoogde temperatuur, van het zilveroxide in zilver en zuurstof, waardoor in fijn 20 verdeelde vorm in het supergeleidende materiaal een zuurstofbron aanwezig is. Het gevormde zilver is een van de weinige materialen die het supergeleidende gedrag niet verstoren en zorgt bovendien voor een verbeterde zuurstofdiffusie in het materiaal.

Als oxide van zilver kan bijvoorbeeld Ag20 worden 25 toegepast, maar de werkwijze volgens de uitvinding is het meest effectief als zilverperoxide, AgO, wordt toegepast.

Voor het verkrijgen van een merkbare verbetering van het resultaat, is het doelmatig dat de hoeveelheid zilverperoxide ten minste 2 gewichts \ bedraagt.

30 Het is doelmatig dat de hoeveelheid zilverperoxide ten hoogste 25 gewichts \ bedraagt, omdat bij grotere hoeveelheden geen verdere verbetering van het resultaat optreedt.

In een voorkeursuitvoeringsvorm van de werkwijze volgens de uitvinding bedraagt de hoeveelheid zilverperoxide ten hoogste 12 35 gewichts \.

Aan de opgave om een supergeleidend lichaam te verschaffen uit een materiaal met een hoge toelaatbare stroomdichtheid 8702702 PHN 12.336 4 en een verbeterde mechanische sterkte, wordt volgens de uitvinding voldaan doordat het supergeleidende lichaam in fijn verdeelde vorm zilverdeeltjes bevat en doordat de dichtheid van het supergeleidend lichaam ten minste 95 % van de theoretische waarde bedraagt. De 5 theoretische dichtheid van een materiaal wordt berekend uitgaande van de afmetingen van de kristalroosters van de samenstellende delen van het materiaal, in dit geval YBa2Cu307_a_5Fa en Ag.

De uitvinding wordt toegelicht aan de hand van een uitvoeringsvoorbeeld.

10

Pitvoerinqsvoorbeeld.

Y2O3, BaC03 en CuO worden in stoechiometrische hoeveelheden gemengd en gedurende 4 uur in zuurstof verhit tot 900°C, waarna het verkregen poeder wordt gemalen en opnieuw gedurende 4 uur 15 wordt verhit tot 950°C.

Het verkregen tussenprodukt (90 gewichts %) wordt gemengd met AgO (10 gewichts %) en gedurende 1 uur bij 875°C door middel van heet uniaxiaal persen bij een druk van 100 MPa verdicht.

Het vervaardigde supergeleidende materiaal heeft bij 20 benadering de samenstelling YBa2Cu30g η en vertoont een elektrische weerstand gelijk aan 0 bij een temperatuur van 90 K. De dichtheid bedraagt meer dan 95 % van de theoretische waarde.

- 8702702

Claims (7)

1. Werkwijze voor het vervaardigen van een supergeleidend lichaam uit een oxidisch supergeleidend materiaal, met het kenmerk, dat het supergeleidende oxidische materiaal of uitgangsmaterialen daarvoor wordt/worden gemengd met een oxide van zilver en het mengsel vervolgens 5 wordt dichtgesinterd onder toepassing van verhoogde druk.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het oxidische supergeleidende materiaal bestaat uit YBa2Cu307_ff_gFtt, waarin ff een waarde heeft van 0 tot 1 en waarin δ een waarde heeft van 10 0.1 tot 0.5.

3. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat zilverperoxide, AgO, wordt toegepast als oxide van zilver.

4. Werkwijze volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat de hoeveelheid zilverperoxide ten minste 2 gewichts % bedraagt.

5. Werkwijze volgens conlusie 3, met het kenmerk, dat de hoeveelheid zilverperoxide ten hoogste 25 gewichts % bedraagt. 20

6. Werkwijze volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat de hoeveelheid zilverperoxide ten hoogste 12 gewichts % bedraagt.

7. Supergeleidend lichaam uit een oxidisch supergeleidend 25 materiaal met de samenstelling YBa2Cu30y_a_gFa, waarin ff een waarde heeft van 0 tot 1 en waarin δ een waarde heeft van 0.1 tot 0.5, met het kenmerk, dat het supergeleidend lichaam in fijn verdeelde vorm zilverdeeltjes bevat en dat de dichtheid van het supergeleidend lichaam ten minste 95 % van de theoretische waarde bedraagt. . 8702702