RU2056068C1 - Сверхпроводящая композиция и способ ее получения - Google Patents
Сверхпроводящая композиция и способ ее получения Download PDFInfo
- Publication number
- RU2056068C1 RU2056068C1 SU894830651A SU4830651A RU2056068C1 RU 2056068 C1 RU2056068 C1 RU 2056068C1 SU 894830651 A SU894830651 A SU 894830651A SU 4830651 A SU4830651 A SU 4830651A RU 2056068 C1 RU2056068 C1 RU 2056068C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- composition
- temperature
- superconducting
- approximately
- transition
- Prior art date
Links
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims abstract description 67
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title abstract 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 13
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 claims abstract description 10
- 239000002243 precursor Substances 0.000 claims abstract description 7
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 6
- 230000007704 transition Effects 0.000 claims description 27
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 10
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims 1
- 238000010791 quenching Methods 0.000 claims 1
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 claims 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 16
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 5
- 238000004870 electrical engineering Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L Calcium carbonate Chemical compound [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 25
- QPLDLSVMHZLSFG-UHFFFAOYSA-N Copper oxide Chemical compound [Cu]=O QPLDLSVMHZLSFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 18
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 14
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 14
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 13
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 13
- 239000004570 mortar (masonry) Substances 0.000 description 13
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 229910000416 bismuth oxide Inorganic materials 0.000 description 12
- 229910000019 calcium carbonate Inorganic materials 0.000 description 12
- TYIXMATWDRGMPF-UHFFFAOYSA-N dibismuth;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Bi+3].[Bi+3] TYIXMATWDRGMPF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 11
- UHCGLDSRFKGERO-UHFFFAOYSA-N strontium peroxide Chemical compound [Sr+2].[O-][O-] UHCGLDSRFKGERO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 7
- 239000008188 pellet Substances 0.000 description 7
- 238000000748 compression moulding Methods 0.000 description 6
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 5
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 5
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 5
- 230000005291 magnetic effect Effects 0.000 description 5
- 229910004247 CaCu Inorganic materials 0.000 description 4
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 4
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910015902 Bi 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 2
- ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N Calcium oxide Chemical compound [Ca]=O ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910009203 Y-Ba-Cu-O Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000004649 carbonic acid derivatives Chemical class 0.000 description 2
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 2
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 2
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 2
- 239000011812 mixed powder Substances 0.000 description 2
- CJJMLLCUQDSZIZ-UHFFFAOYSA-N oxobismuth Chemical compound [Bi]=O CJJMLLCUQDSZIZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052712 strontium Inorganic materials 0.000 description 2
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005751 Copper oxide Substances 0.000 description 1
- 206010021143 Hypoxia Diseases 0.000 description 1
- 230000005668 Josephson effect Effects 0.000 description 1
- 229910002651 NO3 Inorganic materials 0.000 description 1
- NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N Nitrate Chemical compound [O-][N+]([O-])=O NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910004116 SrO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 1
- CNEWPRQQHICZBP-UHFFFAOYSA-N [O].[Cu].[Ba].[La] Chemical compound [O].[Cu].[Ba].[La] CNEWPRQQHICZBP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001242 acetic acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052788 barium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 1
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000431 copper oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000005292 diamagnetic effect Effects 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000007717 exclusion Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 230000008014 freezing Effects 0.000 description 1
- 238000007710 freezing Methods 0.000 description 1
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 1
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 1
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 1
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000011534 incubation Methods 0.000 description 1
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 1
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 1
- IBIKHMZPHNKTHM-RDTXWAMCSA-N merck compound 25 Chemical compound C1C[C@@H](C(O)=O)[C@H](O)CN1C(C1=C(F)C=CC=C11)=NN1C(=O)C1=C(Cl)C=CC=C1C1CC1 IBIKHMZPHNKTHM-RDTXWAMCSA-N 0.000 description 1
- 239000012702 metal oxide precursor Substances 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 150000002823 nitrates Chemical class 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000634 powder X-ray diffraction Methods 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
- 238000002791 soaking Methods 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 241000894007 species Species 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N strontium atom Chemical compound [Sr] CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- -1 strontium cations Chemical class 0.000 description 1
- DHEQXMRUPNDRPG-UHFFFAOYSA-N strontium nitrate Chemical compound [Sr+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O DHEQXMRUPNDRPG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- IATRAKWUXMZMIY-UHFFFAOYSA-N strontium oxide Inorganic materials [O-2].[Sr+2] IATRAKWUXMZMIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01F—COMPOUNDS OF THE METALS BERYLLIUM, MAGNESIUM, ALUMINIUM, CALCIUM, STRONTIUM, BARIUM, RADIUM, THORIUM, OR OF THE RARE-EARTH METALS
- C01F11/00—Compounds of calcium, strontium, or barium
- C01F11/02—Oxides or hydroxides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
- C01G29/00—Compounds of bismuth
-
- 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
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
- Y02E40/60—Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geology (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
- Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
Abstract
Использование: в электротехнике для изготовления сверхпроводящего кабеля переключателей, магнитов, микроэлектроника. Сущность изобретения: сверхпроводящая композиция отвечает номинальной формуле BiaSrbCacCu3Ox, где a 1 - 3, b 3/8 - 4, c 3/16 - 2, x =(1,5 + b + c +y), где y 2 - 5 при условии, что сумма b+c равна 3/2 - 5, содержит металлооксидную фазу формулы Bi2Sr3-ZCa2Cu2O8+w, где значение Z - от 0,1 - 0,9, а значения w превышает 0, но меньше 12. Температура перехода композиции Тс77 - 115 К. Способ получения композиции заключается в смешении стехиометрических количеств окислов или предшественников окислов, нагревании смеси с доступом воздуха до температуры 775 - 900oС, выдержке при указанной температуре в течение 8 -48 ч и охлаждении до температуры ниже 100oС. 2 с. и. 8 з. п. ф-лы.
Description
Изобретение относится к новым висмутостронцийкальциймедьоксидным композициям, которые обладают свойствами сверхпроводимости, и к способам их приготовления.
Беднорж и Мюллер в Z. Phys. В.64, 189, 1986 г. описывают сверхпроводящую фазу в системе лантан-барий-медь-кислород с температурой перехода в сверхпроводящее состояние приблизительно 35К. Это описание в дальнейшем было подтверждено рядом исследователей (см. например, Рао и Гангулу в Current Science, 56, 47, 1987 г. Чу и др. в Science 235: 567, 1987 н. Чу и др. в Phys. Rev. Lett 58, 408, 1987 г. Беднорж и др. в Europhys. LeH. 3, 379, 1987 г. ). Эта сверхпроводящая фаза была идентифицирована как композиция La1-x (Ba, Cr, Ca)x04-y, которая характеризуется строением четырехугольного К2N1F4-типа, где х обычно равен приблизительно 0,15, а y показатель кислородных вакансий.
Вью и др. в Phys. Rev. Lett. 58, 908, 1987 г. описывают сверхпроводящую фазу Y-Ba-Cu-O-системы с температурой перехода в сверхпроводящее состояние приблизительно 90К. Кава и др. идентифицировали эту сверхпроводящую фазу Y-Ba-Cu-O как орторомбический деформированный перовскит с нехваткой кислорода YBa2Cu3 O 9 - δ где δ приблизительно 2,1, и представили порошковую дифракционную рентгенограмму и параметры кристаллической решетки.
К. Майкл и др. в Z. Phys. B-Condensed Matter 68, 417, 1987 г. описывают введение висмута в сверхпроводник Sa2-x SrxCuO4-y, в результате чего образуются окислы La2-xBx, Srx-x, CuO4-y. Изучение было ограничено композициями, соответствующими интервалу, в котором в основном проявлялась сверхпроводимость, х х' 0,1-0,2. Были получены единственные фазы, когда х ≅ 3 и х' ≅ 2. Один образец состава La1,7 x Bi0,1 x xSr0,2CuO4-y характеризуется температурой перехода в сверхпроводимое состояние приблизительно 42К, как определено по результатам измерений сопротивления, в сравнении с температурой приблизительно 38К для La1,8Sr0,2CuO4-y.
К. Майкл и др. в J. Phys. B-Condensed Matter 68, 421, 1987 г. описывают новую семью сверхпроводящих окислов в системе Bi-Sr-Cu-O, состав которых близок к Bi2Sr2Cu2 O 7 + δ Для композиции указанного состава Bi2Sr2Cu2 O 7 + δ выделили чистую фазу. Дифракционная рентгенограмма этого материала характеризуется некоторым подобием дифракционной рентгенограммы перовскита, а электронограмма показывает наличие субъячейки перовскита с параметрами орторомбической ячейки: a 5,32 A (0,532 нм), b 26,6 А (2,66 нм(a c48,8 A (4,88 нм). Переход в сверхпроводимое состояние материала, полученного из сверхчистых окислов, происходит в средней точке 22К, как это определено в результате измерения удельного сопротивления, с достижением нулевого сопротивления в точке ниже 14К. Материал же, изготовленный из окислов технических сортов, характеризуется средней точкой перехода в сверхпроводимое состояние 7К.
В соответствии с изобретением предлагаются новые сверхпроводящие композиции, отвечающие номинальной формуле BiaSrbCacCu3Ox, где значения а приблизительно от 1 до 2, b примерно от 3/8 до 4, с приблизительно от 3/4 до 2, а х (1,5 + b+ + c + y), где y приблизительно от 2 до 5 при условии, что значения суммы b + c составляет примерно 3/2-5, причем температура их перехода в сверхпроводящее состояние составляет приблизительно 70К или выше. По предпочтительному варианту значения а составляют приблизительно 3/2-2, b примерно 3/2-4, с примерно 1-3/2, а сумма b + c составляет приблизительно 3-5. Температура перехода в сверхпроводящее состояние предпочтительной композиции должна находиться в интервале по меньшей мере от 77К (жидкий азот) примерно до 115К.
В соответствии с изобретением предлагается также определение металлооксидных фаз, которые обеспечивают придание сверхпроводимости композициям номинальной формулы, которая приведена выше. Конкретно такая металлооксидная фаза отвечает формуле Bi2Sr3-zCazO8+w, где z приблизительно 0,1-0,9, предпочтительнее 0,4-0,8, наиболее предпочтительно 0,6-0,7, а w составляет более 0, но менее приблизительно 1.
Таким образом, номинальная формула для тех сверхпроводящих композиций, которые включают существенные количества вышеуказанной металлооксидной фазы, обеспечивающей сверхпроводимость, принимает вид BiaSrbCacCu3Ox, где а приблизительно 1-3, b примерно от 3/8 до 4, с примерно от 3/16 до 2, а х (1,5a + b + c +y), где y приблизительно 2-5 при условии, что b + c примерно 3/2-5.
В соответствии с изобретением предлагается также способ приготовления таких композиций, причем этот способ включает в себя по существу стадию выдерживания смеси, которая содержит стехиометрические количества окислов металлов, например Bi2O3, SrO или SrO2, CaO и CuO, или предшественников окислов металлов, например, карбонаты, в частности карбонат кальция, нитраты, в частности Sr(NO3)2, и тому подобное, при температуре приблизительно 775-900оС в течение примерно 8-48 ч или более на воздухе. Предпочтительная температура выдерживания находится в интервале приблизительно 850-900оС.
Сверхпроводящие композиции изобретения отвечают номинальной формуле BiaSrbCacCu3Ox, где а составляет приблизительно 1-3, b примерно 3/8-4, с примерно 3/16-2, а x (1,5a + b + c + y), где y приблизительно 2-5, при условии, что сумма b + c составляет приблизительно 3/2-5. Температура перехода в сверхпроводящее состояние этих композиций находится в интервале приблизительно 70-120К. Предпочтительными являются композиции, у которых а приблизительно 3/2-3, b примерно 3/2-4, с примерно 1/2-3/2, а сумма b + c составляет приблизительно 3-5. Температура перехода в сверхпроводящее состояние этих композиций превышает 77К, т. е. температуру жидкого азота.
Сверхпроводящие композиции BiaSrbCacCu3Ox могу быть приготовлены в ходе проведения нижеследующего процесса. Стехиометрические количества Bi2O3, SrO, CaO и CuO смешивают, например, путем совместного измельчения в ступке. Вместо одного или нескольких окислов можно использовать предшественники этих окислов, в частности карбонаты. По другому варианту гомогенную стехиометрическую смесь предшественников окислов можно приготовить из раствора предшественников, в частности нитратов или ацетатов, либо путем осаждения из такого раствора, либо путем сушки такого раствора за счет выпаривания растворителя, распыления или вымораживания. Далее такую смесь окислов предшественников в форме порошка или прессованной гранулы помещают в контейнер, выполненный из нереакционноспособного материала, в частности глинозема или золота. После этого контейнер помещают в печь и выдерживают в ней при температуре приблизительно 775-900оС в течение приблизительно 8-48 ч с доступом воздуха, предпочтительнее примерно 850-900оС. Температура перехода в сверхпроводящее состояние обычно выше, если температура тепловой выдержки находится в предпочтительном интервале. Следует избегать плавления. Поскольку плавление происходит при температуре нагревания приблизительно 900оС и выше, реакцию следует проводить при температуре, которая ниже указанного уровня.
Охлаждение следует проводить медленно либо путем отключения печи от источника энергии и последующего оставления контейнера остывать в печи, либо путем программированного охлаждения печи с низкой скоростью, равной, например, 2оС/мин. Когда температура становится ниже 100оС, например, равной комнатной температуре (примерно 20оС), контейнер извлекают из печи и удаляют из него черный кристаллический продукт. Охлаждение можно также производить и очень резким понижением температуры материала, нагретого до 850-900оС, до комнатной.
Сверхпроводящая композиция BiaSrbCacCu3Ox может быть получена даже в том случае, когда относительные количества реагентов выбирают таким образом, что они выходят за стехиометрические пределы, обусловленные вышеприведенными интервалами значений для символов а, b и с. При этом сверхпроводящая композиция могла бы состоять по меньшей мере из одной сверхпроводящей фазы совместно с другими, несверхпроводящими фазами.
Наличие сверхпроводимости может быть подтверждено наблюдением явления исключения магнитного потока, т. е. эффекта Мейснера. Этот эффект можно измерить по методу, описанному в статье Э. Польтьюрака и Б. Фишера в Physical Review B. 36, 5586, 1987 г.
Сверхпроводящие композиции изобретения могут быть использованы для исключительно эффективного пропускания тока или создания магнитного поля для получения магнитного изображения в медицинских целях. Так, например, путем охлаждения этой композиции в форме провода или стержня до температуры ниже точки перехода в сверхпроводящее состояние, например, до 115К или ниже, предпочтительнее до уровня приблизительно 85К или ниже, помещением этого материала в жидкий азот по методу, который хорошо известен любому специалисту в данной области, и инициирования электрического тока можно создать электрический ток без каких-либо потерь из-за электрического сопротивления. Для создания исключительно сильных магнитных полей при минимальных потерях энергии вышеупомянутый провод можно намотать в форме катушки, которую до индуцирования в ней какого-либо тока можно было бы погрузить в жидкий гелий. Сверхпроводящие композиции изобретения можно также использовать для создания диамагнитных полей, которые обладают исключительно высокой устойчивостью. Такие поля получают, помещая композиции в форме листа или аналогичного изделия во внешнее магнитное поле, причем этот лист охлаждают до температуры ниже температуры перехода в сверхпроводящее состояние, например охлаждают до температуры 77-115К, выдерживая в жидком азоте. Эти поля могут быть использованы для поднятия таких крупных объектов, как железнодорожные вагоны. Такие сверхпроводящие композиции могут быть также использованы в устройствах Джозефсона, в частности в СПУКИ (сверхпроводящих установках квантовой интерференции) и в приборах, которые основаны на эффекте Джозефсона, в частности приборы со схемами высокоскоростной выборки и стандартных напряжений. Такие композиции оказались более стойкими, в особенности в присутствии воды, чем ранее известные сверхпроводящие композиции, температура перехода в сверхпроводящее состояние которых находится в том же интервале. Эти композиции, кроме того, легче перерабатывать, чем ранее известные.
П р и м е р 1. Композицию номинальной формулы BiSrCaCu3Ox получили следующим образом. 2,3298 г окиси висмута, 1,1692 г двуокиси стронция, 1,0009 г карбоната кальция и 2,3862 г моноокиси меди смешали, измельчили в агатовой ступке в течение 30 мин. Приготовленный порошок поместили в контейнер из глинозема и этот контейнер поставили в печь, в которой нагрели со скоростью повышения температуры 10оС/мин до 800оС, а затем выдержали при 800оС в течение 12 ч. Затем энергию отключили и печи позволили остыть до температуры ниже приблизительно 100оС, после чего из нее извлекли контейнер. Из этого последнего рекуперировали черный кристаллический продукт.
Измерения эффекта Мейснера показали, что точка перехода в состояние сверхпроводимости этого порошкообразного продукта составляла приблизительно 75К.
П р и м е р 2. Композицию номинальной формулы Bi3/2Sr3/2Ca3/2Cu3/2Ox получили следующим образом. 4,6596 г окиси висмута, 2,3924 г двуокиси стронция, 2,0018 г карбоната кальция и 3,1816 г моноокиси меди смешали и совместно измельчили в агатовой ступке в течение 30 мин. Этот порошок засыпали в глиноземный контейнер и этот контейнер поместили в печь, в которой нагрели с доступом воздуха со скоростью 10оС/мин до 800оС, после чего выдержали при 800оС в течение 12 ч. Далее энергию отключили и оставили печь остывать до температуры ниже приблизительно 100оС с последующим удалением из контейнера. В результате извлекли черный кристаллический продукт.
Измерения эффекта Мейснера показали, что точка перехода порошкообразного продукта в сверхпроводящее состояние составляла приблизительно 75К.
П р и м е р ы 3А и 3В. Композицию номинальной формулы Bi2Sr2CaCu3Ox получили следующим образом. 4,6596 г окиси висмута, 2,3924 г двуокиси стронция, 1,0009 г карбоната кальция и 2,3865 г моноокиси меди смешали и подвергли совместному измельчению в агатовой ступке в течение 30 мин. Эту порошкообразную смесь использовали для прессования с формованием 10 таблеток, диаметр каждой из которых составлял 10 мм, а толщина приблизительно 2 мм.
В эксперименте примера 3А прессованную таблетку положили в глиноземную тарелку, поместили в печь и нагрели с доступом воздуха со скоростью 10оС/мин до 800оС, после чего выдержали при 800оС в течение 8 ч. Далее энергию отключили и оставили печь остывать до температуры приблизительно 100оС, после чего из нее удалили тарелку. В результате извлекли черный кристаллический продукт.
Измерения эффекта Мейснера показали, что температура перехода в сверхпроводимое состояние таблетки составляла приблизительно 83К.
В эксперименте примера 3В другую прессованную таблетку положили в глиноземную тарелку и эту тарелку поставили в печь с последующим нагреванием с доступом воздуха со скоростью 10оС/мин до 900оС с последующей выдержкой при 900оС в течение 8 ч. Затем печь охладили со скоростью 2оС/мин до температуры ниже приблизительно 100оС с последующим удалением из печи. В результате извлекли черный кристаллический продукт.
Измерения эффекта Мейснера показали, что температура перехода таблетки в сверхпроводимое состояние составляла примерно 85К.
П р и м е р ы 4А и 4В. Композицию номинальной формулы BiSrCa2Cu3Oxполучили следующим образом. 2,3298 г окиси висмута, 1,1962 г двуокиси стронция, 2,018 г карбоната кальция и 2,3865 г моноокиси меди подвергли смешению с совместным измельчением в агатовой ступке в течение 30 мин. Эту порошкообразную смесь подвергли прессованию с формованием 10 таблеток, диаметр каждой из которой был равным 10 мм, а толщина приблизительно 2 мм.
В эксперименте примера 4А прессованную таблетку положили на тарелку из глинозема и эту тарелку поставили в печь с последующим нагреванием с доступом воздуха со скоростью 10оС/мин до 800оС, а затем выдержали при 800оС в течение 8 ч. Далее электроэнергию отключили и оставили печь остывать до температуры ниже приблизительно 100оС с последующим удалением тарелки. В результате извлекли черный кристаллический продукт.
Измерения эффекта Мейснера показали, что температура перехода таблетки в сверхпроводящее состояние составляла приблизительно 75К.
В эксперименте примера 4В другую прессованную таблетку положили на глиноземную тарелку и эту тарелку поставили в печь с последующим нагреванием со скоростью 10оС/мин до 900оС, а затем выдержали при этой температуре 900оС в течение 8 ч. Затем печь охладили со скоростью 2оС/мин до температуры ниже приблизительно 100оС, после чего тарелку удалили. В результате извлекли черный кристаллический продукт.
Измерения эффекта Мейснера показали, что температура перехода таблетки в сверхпроводимое состояние составляла примерно 75К.
П р и м е р 5. Композицию номинальной формулы Bi2SrCaCu3Oxполучили следующим образом. 2,3298 г окиси висмута, 0,5981 г двуокиси стронция, 0,5005 г карбоната кальция и 1,1933 г моноокиси меди подвергли смешению и совместному измельчению в агатовой ступке в течение 30 мин. Эту порошкообразную смесь использовали для формования прессованием 10 таблеток, диаметр каждой из которых составлял 10 мм, а толщина приблизительно 2 мм.
Одну из прессованных таблеток положили на глиноземную тарелку и эту тарелку поставили в печь с последующим нагреванием с доступом воздуха со скоростью 10оС/мин до 800оС, а затем выдержали при 800оС в течение 8 ч. Затем электроэнергию отключили и печь охладили до температуры ниже приблизительно 100оС, после чего тарелку удалили. В результате извлекли черный кристаллический продукт.
Измерения эффекта Мейснера показали, что температура перехода таблетки в сверхпроводимое состояние составляла примерно 72К.
П р и м е р ы 6А и 6В. Композицию номинальной формулы Bi3/2Sr3/2Ca3/2Cu3Ox получили следующим образом. 2,3298 г окиси висмута, 2,1163 г динитрат стронция, 1,0009 г карбоната кальция и 1,5910 г моноокиси меди подвергли перемешиванию и совместному измельчению в агатовой ступке в течение 30 мин. Приготовленную порошкообразную смесь использовали для формования прессованием 10 таблеток, диаметр каждой из которых составлял 10 мм, а толщина приблизительно 2 мм.
В эксперименте примера 6А прессованную таблетку положили на глиноземную тарелку и эту тарелку поставили в печь с последующим нагреванием с доступом воздуха со скоростью 10оС/мин до 800оС, а затем выдержали при 800оС в течение 30 ч. Далее электроэнергию отключили и оставили печь остывать до температуры ниже приблизительно 100оС, после чего удалили тарелку. В результате извлекли черный кристаллический продукт.
Измерения эффекта Мейснера показали, что температура перехода таблетки в сверхпроводимое состояние составляет менее 77К. Это согласуется с результатами, которые приведены в примере 2.
В эксперименте примера 6В другую прессованную таблетку положили на глиноземную тарелку и эту тарелку поставили в печь с последующим нагреванием с доступом воздуха со скоростью 10оС/мин до 850оС, а затем выдержали при 850оС в течение 12 ч. Затем электроэнергию отключили и печь оставили остывать до температуры ниже приблизительно 100оС, после чего из нее удалили тарелку. В результате выделили черный кристаллический продукт.
Измерения эффекта Мейснера показали, что температура перехода таблетки в сверхпроводимое состояние составляла примерно 85К.
П р и м е р 7. Композицию номинальной формулы Bi3/2Sr3/4Ca3/4Cu3Oxполучили следующим образом, 4,6596 г окиси висмута, 1,1962 г двуокиси стронция, 1,0009 г карбоната кальция и 3,1816 г моноокиси меди подвергли смешению с совместным измельчением в течение 30 мин в агатовой ступке. Приготовленный порошок засыпали в глиноземный контейнер и этот контейнер поставили в печь с последующим нагреванием с доступом воздуха при скорости 10оС/мин до 850оС, после чего выдержали при 850оС в течение 12 ч. Затем электроэнергию отключили и печь оставили остывать до температуры ниже приблизительно 100оС, после чего удалили контейнер. В результате извлекли черный кристаллический продукт.
Измерения эффекта Мейснера показали, что температура перехода в сверхпроводимое состояние такого порошкообразного продукта составляла приблизительно 70К.
П р и м е р 8. Композицию номинальной формулы Bi3/2Sr3/8Ca9/8Cu3Oxполучили следующим образом. 4,6596 г окиси висмута, 0,5981 г двуокиси стронция, 1,5014 г карбоната кальция и 3,1816 г моноокиси меди подвергли смешению с совместным измельчением в агатовой ступке в течение 30 мин. Затем приготовленный порошок засыпали в глиноземный контейнер и этот контейнер поместили в печь, в которой нагрели со скоростью 10оС/мин с доступом воздуха до 850оС, после чего выдержали при 850оС в течение 12 ч. Далее отключили электроэнергию и печь оставили остывать до температуры ниже приблизительно 100оС, после чего контейнер удалили. В результате извлекли черный кристаллический продукт.
Измерения эффекта Мейснера показали, что температура перехода в сверхпроводимое состояние такого порошкообразного продукта составляла приблизительно 70К.
П р и м е р 9. Композицию номинальной формулы Bi3/2Sr3/2Ca3/2Cu3Oxполучили следующим образом. 4,6596 г окиси висмута, 2,3924 г двуокиси стронция, 2,0018 г карбоната кальция и 3,1816 г моноокиси меди подвергли смешению с совместным измельчением в агатовой ступке в течение 30 мин. Приготовленный порошок использовали для формования прессования 10 таблеток, диаметр каждой из которых 10 мм, а толщина приблизительно 2 мм. Одну из прессованных таблеток положили на золотую тарелку и эту тарелку поставили в печь с последующим нагреванием при доступе воздуха со скоростью 10оС/мин до 850оС, а затем выдержали при 850оС в течение 48 ч. Затем таблетку удалили из печи, быстро охладили на воздухе и получили черный кристаллический продукт.
П р и м е р 10. Композицию номинальной формулы Bi2Sr2CaCu3Oxполучили следующим образом. 4,6596 г окиси висмута, 2,3924 г двуокиси стронция, 1,0009 г карбоната кальция и 2,3865 г моноокиси меди смешали и подвергли совместному измельчению в агатовой ступке в течение 30 мин. Приготовленную порошкообразную смесь использовали для формования прессованием 10 таблеток, диаметр каждой из которых был равен 10 мм, а толщина составляла приблизительно 2 мм.
Одну из прессованных таблеток положили на золотую тарелку и эту тарелку поставили в печь с последующим нагреванием при доступе воздуха со скоростью 10оС/мин до 850оС, а затем выдержали при 850оС в течение 48 ч. Далее таблетку удалили из печи и быстро охладили на воздухе, получив черный кристаллический продукт.
Измерения эффекта Мейснера показали, что температура перехода этого продукта в сверхпроводящее состояние составляет примерно 115К.
П р и м е р 11. Композиция номинальной формулы Bi3Sr3CaCu3Oxполучили следующим образом. 4,6596 г окиси висмута, 2,3924 г двуокиси стронция, 0,6800 г карбоната кальция и 1,5910 г моноокиси меди смешали и подвергли совместному измельчению в агатовой ступке в течение 30 мин. Приготовленную порошкообразную смесь использовали для формования прессованием 10 таблеток, диаметр каждой из которых составлял 10 мм, а толщина приблизительно 2 мм.
В ходе эксперимента примера 3А отпрессованную таблетку положили на глиноземную тарелку и тарелку поставили в печь, в которой нагрели при доступе воздуха со скоростью 10оС/мин до 800оС, после чего выдержали при 800оС в течение 8 ч. Затем отключили электроэнергию и печь оставили охлаждаться до температуры ниже приблизительно 100оС, после чего тарелку удалили. В результате извлекли черный кристаллический продукт.
Измерения эффекта Мейснера показали, что температура перехода в сверхпроводимое состояние таблетки составляла примерно 72К.
П р и м е р 12. Композицию номинальной формулы Bi2Sr2CaCu3Oxполучили следующим образом. 4,6596 г окиси висмута, 2,3924 г двуокиси стронция, 1,0009 г карбоната кальция и 2,3865 г моноокиси меди подвергли смешению с совместным измельчением в агатовой ступке в течение 30 мин. Эту порошкообразную смесь использовали для формования прессованием 10 таблеток, диаметр каждой из которых составлял 10 мм, а толщина приблизительно 2 мм.
Одну из отпрессованных таблеток положили на золотую тарелку и эту тарелку поставили в печь с последующим нагреванием при доступе воздуха со скоростью 10оС/мин до 875оС, после чего выдержали при 875оС в течение 36 ч. Далее печь охладили со скоростью 1оС/мин до температуры ниже приблизительно 100оС, после чего тарелку удалили.
Пластиноподобные кристаллы, которые проявляли способность расслаиваться в основной плоскости, находились преимущественно в расплаве. Их механически отделили и использовали для последующих характеризации и определения строения. Измерения как с исключением потока, так и электрического сопротивления на индивидуальных кристаллах проявили четкие переход в сверхпроводящее состояние при Тс, равной приблизительно 95К.
Сверхпроводящую металлоксидную фазу этой композиции идентифицировали как Bi2Sr3-zCazCu2O8+w, где z составлял приблизительно 0,65, а w был равен менее 1, но превышал 0. Структуру, основанную на А-центрической орторомбической ячейке с а 5,409 
, b 5,414 
и с 30,914 
, определили с использованием данных рентгенограммы индивидуальных кристаллов.
Структура была обусловлена наличием двойных чередующихся меднокислородных слоев и двойных висмуто-кислородных слоев. Между смежными медно-кислородными слоями находились катионы двухвалентного кальция и двухвалентного стронция; катионы двухвалентного стронция были также обнаружены между медно-кислородными и висмуто-кислородными слоями. Исследования с помощью просвечивающего электронного микроскопа с высокой разрешающей способностью показали, что b ось в действительности равна 27,07 
, увеличение коэффициента 5 относительно размера подъячейки. Такая сверхструктура может также наблюдаться с помощью рентгенограммы индивидуальных кристаллов, но двойникование может создать впечатление о том, что сверхструктура наблюдается как вдоль оси а, так и вдоль оси b.
В том случае, когда z в формуле для металлоксидной сверхпроводящей фазы составляет приблизительно 0,1-0,9, каждый из а и b равен примерно 5,4 
, а с приблизительно 31 
, в то время как альфа, бета и гамма [ углы, связанные с элементарной ячейкой, как это известно специалистам в данной области] равны примерно 90о. Более того, как показано в данном примере, один или два размера подъячейки (a, b или с) можно умножить на целое число в интервале примерно 2-10, получив ячейку, которая проявляет сверхструктуру сверхпроводящей фазе настоящего изобретения.
Claims (10)
1. Сверхпроводящая композиция, отличающаяся тем, что она отвечает номинальной формуле Bia Srb Cac Cu3 Ox, где a=1-3; b=3/8-4,0; c=3/16-2,0; x= 1,5a+b+c+y, где y=2-5, при условии, что b+c=3/2-5, причем температура перехода указанной композиции в сверхпроводимое состояние составляет по меньшей мере 70К.
2. Композиция по п.1, отличающаяся тем, что a=3/2-2, b=3/2-4, c=1-3/2, а d+c=3-5.
3. Композиция по п.2, отличающаяся тем, что a=2, b=2 и c=1.
4. Композиция по п.1, отличающаяся тем, что a=3/2-3, b=3/2-4, c=1/2-3/2, а b+c=3-5.
5. Композиция, отличающаяся тем, что имеет металлоксидную фазу формулы Bi2 Sr3 - Z CaZ Cu2 O8 + W, где Z=0,1-0,9, 12 > W > 0.
6. Композиция по п.5, отличающаяся тем, что Z=0,4-0,8.
7. Композиция по п.5, отличающаяся тем, что Z=0,6-0,7, а упомянутая металлоксидная фаза обладает структурой, основанной на A-центрированной орторомбической ячейке: a=5,409A, b=5,414A, c=30,914A.
8. Способ получения сверхпроводящей композиции, отличающийся тем, что осуществляют смешение стехиометрических количеств окислов или предшественников окислов, в результате чего образуется композиция, отвечающая номинальной формуле Bia Srb Cac Cu3 Ox, где a=1-3, b=3/8-4,0, c=3/16-2,0, x=1,5a+b+c+y, где y=2-5, при условии, что b+c=3/2-5, причем температура перехода указанной композиции в сверхпроводящее состояние составляет по меньшей мере 70К, или композиция, содержащая металлооксидную фазу формулы Bi2 Sr3 - 2 CaZ Cu2 O8 - W, где Z= 0,1-0,9, 12 > W > 0, нагревание смеси с доступом воздуха до 775 - 900oС и выдержку при указанной температуре в течение 8-48 ч, в результате чего образуется указанная композиция, и охлаждение композиции до температуры ниже 100oС.
9. Способ по п.1, отличающийся тем, что нагретую композицию охлаждают резким охлаждением до температуры ниже 100oС.
10. Способ по п.1, отличающийся тем, что стехеометрические количества окислов или предшественников окислов выбирают таким образом, чтобы обеспечить состав Bia Srb Cac Cu3 Ox, где a=3/2-3,0, b=3/2-4,0, c=1/2-3/2, а b+c= 3-5.
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US15310788A | 1988-02-08 | 1988-02-08 | |
| US153107 | 1988-02-08 | ||
| PCT/US1989/000355 WO1989007087A1 (en) | 1988-02-04 | 1989-02-03 | SUPERCONDUCTING Bi-Sr-Ca-Cu OXIDE COMPOSITONS AND PROCESS FOR MANUFACTURE |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2056068C1 true RU2056068C1 (ru) | 1996-03-10 |
Family
ID=22545802
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SU894830651A RU2056068C1 (ru) | 1988-02-08 | 1989-02-03 | Сверхпроводящая композиция и способ ее получения |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2850310B2 (ru) |
| KR (1) | KR970000482B1 (ru) |
| AU (1) | AU617765B2 (ru) |
| CA (1) | CA1341237C (ru) |
| DK (1) | DK172938B1 (ru) |
| HU (1) | HU217018B (ru) |
| NO (1) | NO180043C (ru) |
| RU (1) | RU2056068C1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2460175C1 (ru) * | 2011-05-12 | 2012-08-27 | Учреждение Российской академии наук Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАН | Сверхпроводящий композиционный материал на основе втсп соединений и способ его получения |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0327044B2 (de) * | 1988-02-05 | 1998-04-22 | Hoechst Aktiengesellschaft | Supraleiter und Verfahren zu seiner Herstellung |
| JPH01212227A (ja) * | 1988-02-17 | 1989-08-25 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 酸化物超伝導材料 |
| DE4108869A1 (de) * | 1991-03-19 | 1992-09-24 | Hoechst Ag | Verfahren zur herstellung eines bismut enthaltenden supraleitenden materials |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2629771B2 (ja) | 1988-02-05 | 1997-07-16 | 松下電器産業株式会社 | 酸化物超伝導材料 |
| JP2506892B2 (ja) | 1988-02-05 | 1996-06-12 | 松下電器産業株式会社 | 酸化物超伝導材料 |
| US5181481A (en) * | 1991-03-25 | 1993-01-26 | Foster Wheeler Energy Corporation | Fluidized bed combustion system and method having multiple furnace sections |
| JPH0643268A (ja) * | 1992-07-27 | 1994-02-18 | Casio Comput Co Ltd | ストップウオッチ装置 |
-
1989
- 1989-02-03 AU AU30689/89A patent/AU617765B2/en not_active Ceased
- 1989-02-03 RU SU894830651A patent/RU2056068C1/ru not_active IP Right Cessation
- 1989-02-03 JP JP1502391A patent/JP2850310B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 1989-02-03 KR KR1019890701845A patent/KR970000482B1/ko not_active IP Right Cessation
- 1989-02-03 CA CA000590128A patent/CA1341237C/en not_active Expired - Fee Related
- 1989-02-03 HU HU891437A patent/HU217018B/hu not_active IP Right Cessation
-
1990
- 1990-07-13 NO NO903160A patent/NO180043C/no not_active IP Right Cessation
- 1990-08-07 DK DK199001881A patent/DK172938B1/da not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 1. C. Michel et al. Z. Phys. B. - Condensed Matter 68, 417, 1987. 2. C. Michel et al. Z. Phys. B. - Condensed Matter 68, 421, 1987. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2460175C1 (ru) * | 2011-05-12 | 2012-08-27 | Учреждение Российской академии наук Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАН | Сверхпроводящий композиционный материал на основе втсп соединений и способ его получения |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR970000482B1 (ko) | 1997-01-13 |
| AU3068989A (en) | 1989-08-25 |
| HU891437D0 (en) | 1991-11-28 |
| HU217018B (hu) | 1999-11-29 |
| JP2850310B2 (ja) | 1999-01-27 |
| DK188190D0 (da) | 1990-08-07 |
| NO903160D0 (no) | 1990-07-13 |
| DK188190A (da) | 1990-08-07 |
| JPH03502918A (ja) | 1991-07-04 |
| CA1341237C (en) | 2001-05-22 |
| NO903160L (no) | 1990-07-13 |
| NO180043C (no) | 1997-02-05 |
| HUT57939A (en) | 1991-12-30 |
| AU617765B2 (en) | 1991-12-05 |
| NO180043B (no) | 1996-10-28 |
| DK172938B1 (da) | 1999-10-11 |
| KR900700390A (ko) | 1990-08-13 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR0123196B1 (ko) | 초전도 금속 산화물 조성물 및 그 제조 및 사용방법 | |
| US4929594A (en) | Superconducting composition Tl2 Ba2 CuO6+x and process for manufacture | |
| Tokiwa et al. | Synthesis and superconductivity of PbBaSrY1− xCaxCu3O7 | |
| RU2056068C1 (ru) | Сверхпроводящая композиция и способ ее получения | |
| KR970002894B1 (ko) | 초전도 산화 금속 조성물 | |
| US6855670B1 (en) | Superconducting bismuth-strontium-calcium-copper oxide compositions and process for manufacture | |
| US5017554A (en) | Superconducting metal oxide Tl-Pb-Ca-Sr-Cu-O compositions and processes for manufacture and use | |
| US5264414A (en) | Superconducting metal oxide (Tl,Bi)1 Sr2 Ca2 Cu3 O.sub.y | |
| CA1341621C (en) | Superconductivity in an oxide compound system without rare earth | |
| JP3073232B2 (ja) | 超伝導性金属酸化物組成物並びに製造および使用方法 | |
| AU608644B2 (en) | Improved process for making 90k superconductors | |
| US5036043A (en) | Process for making 90 K superconductors | |
| US5219833A (en) | Process for manufacturing single phase Tl2 Ba2 CuO6-x superconductors | |
| JP2768523B2 (ja) | 超伝導性金属酸化物組成物、その製造方法と使用 | |
| CA1339720C (en) | High temperature processing of cuprate oxide superconducting | |
| Maqsood et al. | Role of Pb substitution and a study of synthesizing procedure for Bi-based superconductors | |
| JP2749194B2 (ja) | Ｂｉ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−Ｏ系超電導体の製法 | |
| Morris | Novel high-Tc superconductors by high-pressure oxygen processing | |
| Sakurai et al. | Superconductivity at 60K in La 2-X Sr X CaCu 2 O 6 (O< X≦ O. 4) synthesized using an O 2-HIP technique | |
| WO1991011391A1 (en) | Superconducting metal oxyde compositions |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20040204 |