RU2060980C1 - Based on complex oxides high-temperature super-conducting material production method - Google Patents
Based on complex oxides high-temperature super-conducting material production method Download PDFInfo
- Publication number
- RU2060980C1 RU2060980C1 RU94002633A RU94002633A RU2060980C1 RU 2060980 C1 RU2060980 C1 RU 2060980C1 RU 94002633 A RU94002633 A RU 94002633A RU 94002633 A RU94002633 A RU 94002633A RU 2060980 C1 RU2060980 C1 RU 2060980C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- initial charge
- temperature
- cuo
- treated
- composition
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Изобретение относится к способу получения так называемых бесконечнослоевых (Infinite Layer) IL-соединений состава Sr1-xMxCuO2 (где M Ca, Nd, Pr, Sm), которые могут найти применение в энергетике, различных приборах электронной, измерительной и вычислительной техники в качестве высокотемпературного сверхпро- водящего материала с Тс ≅ 40 К.The invention relates to a method for producing so-called Infinite Layer IL-compounds of the composition Sr 1-x M x CuO 2 (where M Ca, Nd, Pr, Sm), which can be used in power engineering, various electronic, measuring and computing devices technology as a high-temperature superconducting material with T s ≅ 40 K.
Известен способ получения высокотемпературного сверхпроводника состава Sr1-xMxCuO2 (где M Pr, Nd; 0 ≅ x ≅ 0,15), в котором требуемые количества карбоната стронция SrCO3 и оксидов CuO и M2O3 растворяют в концентрированной азотной кислоте. Полученный осадок выпаривают досуха и прокаливают при 600оС в течение 4 ч, а затем при 925оС в течение 12-16 ч. Промежуточный продукт подвергают термобарической обработке при давлении 25 кбар и температуре 1000оС в течение 30 мин в аппарате типа "Belt" [1] Согласно рентгеновским и магнитным измерениям полученный образец содержит от 6 до 24% сверхпроводящей фазы с температурой перехода в сверхпроводящее состояние Тс ≅ 34-40 К.A known method of producing a high-temperature superconductor of the composition Sr 1-x M x CuO 2 (where M Pr, Nd; 0 ≅ x ≅ 0.15), in which the required amounts of strontium carbonate SrCO 3 and oxides CuO and M 2 O 3 are dissolved in concentrated nitrogen acid. The resulting precipitate is evaporated to dryness and calcined at 600 ° C for 4 hours and then at 925 ° C for 12-16 hours. The intermediate product is subjected to thermobaric treatment at a pressure of 25 kbar and a temperature of 1000 C for 30 minutes in the apparatus type " Belt "[1] According to x-ray and magnetic measurements, the obtained sample contains from 6 to 24% of the superconducting phase with a temperature of transition to the superconducting state T with ≅ 34-40 K.
Недостаток способа состоит в необходимости использования в качестве промежуточного продукта нитратов, в частности, в применении высокоагрессивного химического соединения концентрированной азотной кислоты. The disadvantage of this method is the need to use nitrates as an intermediate product, in particular, in the use of a highly aggressive chemical compound of concentrated nitric acid.
Известен также способ получения высокотемпературного сверхпроводника состава Sr1-xMxCuO2 (где М Pr, Nd, Sm; 0 ≅ x ≅ ≅ 0,15). Рассчитанные количества карбоната SrCO3 и оксидов CuO и М2O3 смешивают и прокаливают при 980оС в течение 48 ч. Затем обрабатывают под давлением 30-60 кбар и температуре 900-1300оС в течение 5-90 мин. В результате синтеза получают сверхпроводник с температурой перехода в сверхпроводящее состояние Тс ≅ 35-40 К [2]
К недостатку известного способа относится низкий процент ВТСП-фазы полученного материала (от 2,5 до 25%). Небольшой процент ВТСП-фазы в составе материала ведет к увеличению габаритов изделий, выполненных из этого материала, что усложняет аппаратурное оформление при работе в условиях низких температур.There is also a method for producing a high-temperature superconductor of the composition Sr 1-x M x CuO 2 (where M Pr, Nd, Sm; 0 ≅ x ≅ ≅ 0.15). Calculated amounts of carbonate SrCO 3 and CuO and M 2 O 3 oxides are mixed and calcined at 980 ° C for 48 hr. Then treated under a pressure of 30-60 kbar and temperatures of 900-1300 ° C for 5-90 min. The result of the synthesis is a superconductor with a temperature of transition to the superconducting state T with с 35-40 K [2]
The disadvantage of this method is the low percentage of HTSC phase of the obtained material (from 2.5 to 25%). A small percentage of the HTSC phase in the composition of the material leads to an increase in the dimensions of products made from this material, which complicates the hardware design when working at low temperatures.
Цель изобретения получение IL-сверхпроводника с максимально возможным содержанием сверхпроводящей фазы. The purpose of the invention is the preparation of an IL superconductor with the highest possible content of the superconducting phase.
Цель достигается способом получения высокотемпературного сверхпроводящего материала на основе сложных оксидов стронция, самария и меди, включающим прокаливание исходной шихты и последующую термобарическую обработку, в котором исходную шихту предварительно обрабатывают ультразвуком в жидкой среде, после термобарической обработки проводят дополнительный отжиг при 200-250оС. Причем исходную шихту могут обрабатывать ультразвуком при частоте 22-23 кГц в течение 15-20 мин. В качестве жидкой среды может быть использован этиловый спирт.The goal is achieved by a method of producing a high-temperature superconducting material based on complex oxides of strontium, samarium and copper, including calcining the initial charge and subsequent thermobaric treatment, in which the initial charge is pre-treated with ultrasound in a liquid medium, after thermobaric treatment an additional annealing is carried out at 200-250 о С. Moreover, the initial charge can be treated with ultrasound at a frequency of 22-23 kHz for 15-20 minutes Ethyl alcohol can be used as a liquid medium.
В настоящее время ультразвук широко используют для получения суспензий и эмульсий из различных веществ, отмывки мелких деталей от механических загрязнений, для приготовления объектов при электронно-микроскопических исследованиях, а также для получения трудносмешиваемых композиций в биологии, химии, медицине и минералогии, металловедении и других областях науки. At present, ultrasound is widely used to obtain suspensions and emulsions from various substances, to wash small parts from mechanical impurities, to prepare objects in electron microscopy studies, and also to obtain difficult to mix compositions in biology, chemistry, medicine and mineralogy, metal science and other fields science.
Предлагаемый способ заключается в следующем. The proposed method is as follows.
Рассчитанные количества оксида меди СuO, гидроксида самария и карбоната стронция тщательно перемешивают в ступке. После этого исходную шихту пересыпают в какой-либо сосуд и заливают этиловым спиртом так, чтобы уровень жидкости находился выше поверхности порошка. Затем сосуд с полученной смесью помещают в диспергатор УЗДН-А для обработки ультразвуком в течение 15-20 мин на частоте 22-23 кГц. После обработки сосуд оставляют на воздухе до полного испарения спирта с поверхности порошка. Высушенную досуха смесь порошков прокаливают на воздухе при 925-930оС в течение 12-16 ч. Полученный таким образом полуфабрикат помещают в пирофиллитовый контейнер с графитовым нагревателем, внутренние стенки которого (для предотвращения загрязнения образца углеродом), экранированы слоем фольги из платины. Контейнер с образцом помещают в блок-матрицу типа "тороид" и подвергают воздействию высокого давления 40-45 кбар и температуры 1000-1100оС на прессе ДО-137А в течение 15-30 мин. Контроль температуры осуществляют с помощью термопары. Затем нагрев отключают и понижают давление. Образец извлекают из контейнера и отжигают при 200-250оС в течение 2 ч. Состав полученного образца определяют с помощью рентгеновского, химического анализов. Объемную долю сверхпроводящей фазы и температуру перехода в ВТСП-состояние определяют с помощью катушки индуктивности, калиброванной на частоте 1 кГц.The calculated amounts of copper oxide CuO, samarium hydroxide and strontium carbonate are thoroughly mixed in a mortar. After that, the initial charge is poured into a vessel and filled with ethyl alcohol so that the liquid level is above the surface of the powder. Then the vessel with the resulting mixture is placed in a dispersant UZDN-A for sonication for 15-20 minutes at a frequency of 22-23 kHz. After processing, the vessel is left in the air until the alcohol has completely evaporated from the surface of the powder. The dried mixture is dry powders calcined in air at 925-930 ° C for 12-16 hours. The semifinished product thus obtained is placed in a container with pyrophyllite graphite heater whose inner walls (to prevent carbon contamination of the sample), shielded layer of platinum foil. The container with the sample is placed in a flow matrix type "toroid" and subjected to high pressure of 40-45 kbar and temperatures of 1000-1100 ° C in a press-to 137A for 15-30 min. Temperature control is carried out using a thermocouple. Then the heating is turned off and the pressure is reduced. The sample is removed from the container and annealed at 200-250 C for 2 hours. The composition of the obtained sample was determined by X-ray and chemical analysis. The volume fraction of the superconducting phase and the transition temperature to the HTSC state are determined using an inductor calibrated at a frequency of 1 kHz.
П р и м е р 1. Смешивают 0,11 г гидроксида самария Sm(OH)3, 0,70 г карбоната стронция SrCO3 и 0,42 г оксида меди CuO. Полученную смесь порошков заливают 20 г спирта, помещают в диспергатор УЗДН-А и подвергают обработке ультразвуком в течение 15 мин на частоте 22 кГц. Затем смесь высушивают на воздухе в течение 3-5 ч до полного испарения спирта и прокаливают на воздухе при 925оС в течение 16 ч. Полученный полуфабрикат подвергают воздействию давления Р 45 кбар и температуры Т 1050оС в течение 30 мин на прессе ДО-137А, используя ячейку высокого давления типа "тороид". Материал извлекают из контейнера и отжигают на воздухе в течение 2 ч при 200оС. Согласно данным рентгенофазового анализа полученный образец представляет собой сверхпроводник состава Sr0,90Sm0,10CuO2. По данным измерения магнитной восприимчивости доля ВТСП-фазы для него составляет 55% а температура перехода в сверхпроводящее состояние Тс 42 К.PRI me R 1. 0.11 g of Samarium hydroxide Sm (OH) 3 , 0.70 g of strontium carbonate SrCO 3 and 0.42 g of copper oxide CuO are mixed. The resulting mixture of powders is poured into 20 g of alcohol, placed in a dispersant UZDN-A and subjected to ultrasonic treatment for 15 min at a frequency of 22 kHz. The mixture was then dried in air for 3-5 hours until complete evaporation of the alcohol, and calcined in air at 925 ° C for 16 hours. The resulting semi-finished product is subjected to a pressure P 45 kbar and temperatures T 1 050 C for 30 minutes in a press pre 137A using a toroid type high pressure cell. Material is removed from the container and annealed in air for 2 hours at 200 ° C. According to the X-ray diffraction analysis of the resulting sample is a superconductor composition Sr 0,90 Sm 0,10 CuO 2. According to the measurement of magnetic susceptibility, the fraction of the HTSC phase for it is 55% and the temperature of the transition to the superconducting state is T s 42 K.
П р и м е р 2. Смешивают 0,17 г Sm(OH)3, 0,70 г SrCO3 и 0,45 г CuO. Полученную смесь порошков заливают 20 г спирта и подвергают обработке ультразвуком в течение 20 мин на частоте 23 кГц. Затем смесь высушивают досуха в течение 3-5 ч и прокаливают при 930оС 12 ч. Полученный полуфабрикат подвергают воздействию высокого давления 40 кбар и температуры 1100оС в течение 30 мин на прессе ДО-137А. Материал извлекают из контейнера и отжигают на воздухе в течение 2 ч при 250оС. Согласно данным рентгенофазового анализа полученный образец представляет собой сверхпроводник состава Sr0,85Sm0,15CuO2. По данным измерения магнитной восприимчивости доля ВТСП-фазы для него составляет 50% а температура перехода в сверхпроводящее состояние Тс 40 К.PRI me R 2. 0.17 g of Sm (OH) 3 , 0.70 g of SrCO 3 and 0.45 g of CuO are mixed. The resulting mixture of powders is poured into 20 g of alcohol and subjected to sonication for 20 minutes at a frequency of 23 kHz. Then the mixture was dried to dryness over 5.3 hours and calcined at 930 ° C for 12 hours. The resulting semi-finished product is subjected to a high pressure of 40 kbar and a temperature of 1100 C for 30 minutes in a press-to 137A. Material is removed from the container and annealed in air for 2 hours at 250 ° C. According to the X-ray diffraction analysis of the resulting sample is a superconductor composition Sr 0,85 Sm 0,15 CuO 2. According to the measurement of magnetic susceptibility fraction HTSC phase for him is 50% and the superconducting transition temperature T state 40 K.
Таким образом, изобретение позволяет получать сверхпроводник состава Sr1-xSmxCuO2 (0 ≅ х ≅ 0,15) с содержанием сверхпроводящей фазы 50-55%Thus, the invention allows to obtain a superconductor of the composition Sr 1-x Sm x CuO 2 (0 ≅ x ≅ 0.15) with a content of superconducting phase 50-55%
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU94002633A RU2060980C1 (en) | 1994-01-26 | 1994-01-26 | Based on complex oxides high-temperature super-conducting material production method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU94002633A RU2060980C1 (en) | 1994-01-26 | 1994-01-26 | Based on complex oxides high-temperature super-conducting material production method |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU94002633A RU94002633A (en) | 1995-09-27 |
| RU2060980C1 true RU2060980C1 (en) | 1996-05-27 |
Family
ID=20151769
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU94002633A RU2060980C1 (en) | 1994-01-26 | 1994-01-26 | Based on complex oxides high-temperature super-conducting material production method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2060980C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2494990C2 (en) * | 2011-08-23 | 2013-10-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кемеровский государственный университет" | Construction mixture for making roofing sheet and method of making roofing sheet |
-
1994
- 1994-01-26 RU RU94002633A patent/RU2060980C1/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 1. Smith M.G., Manthiram A., Zhoy J., Goodenough J.B., Market J.T., Nature, v.351, 1991, p.549-551. 2.Korczak W., Perroux M., Strobel P.phusica C.V.193, 1992, p.303-308. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2494990C2 (en) * | 2011-08-23 | 2013-10-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кемеровский государственный университет" | Construction mixture for making roofing sheet and method of making roofing sheet |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Monnereau et al. | Synthesis of Bi2O3 by controlled transformation rate thermal analysis: a new route for this oxide? | |
| Bondioli et al. | Reaction mechanism in alumina/chromia (Al2O3–Cr2O3) solid solutions obtained by coprecipitation | |
| Bassat et al. | The semiconductor-to-metal transition in question in La2-xNiO4+ δ (δ> 0 or δ< 0) | |
| RU2060980C1 (en) | Based on complex oxides high-temperature super-conducting material production method | |
| Kruidhof et al. | Bismuth oxide based ceramics with improved electrical and mechanical properties: Part I. Preparation and characterisation | |
| US4895832A (en) | Coprecipitation method for producing superconducting oxides of high homogeneity | |
| Diez et al. | Synthesis of bismuth (III) oxide from oxalate: A study by controlled transformation rate thermal analysis (CRTA) | |
| US3751366A (en) | Process for preparing ferrite and garnet raw materials for microwave applications | |
| Irvine et al. | Incorporation of molecular species into the vacancies of perovskite oxides | |
| Pandey et al. | A semi-wet route to the synthesis of YBa2Cu3O7-y ceramics | |
| Sin et al. | Nanopowders by organic polymerisation | |
| Pankajavalli et al. | Synthesis of high quality 1-2-3 compound through citrate combustion | |
| Yamaoka et al. | Phase transformations in Li2WO4 at high pressure | |
| Lee et al. | Antiferroelectric phase transitions in NH4H2AsO4 and TlH2AsO4 | |
| Tighezza et al. | The oxyflouride Nd2CuO4− xFx: Influence of synthesis routes on the superconducting properties | |
| Yasuda et al. | Formation of calcium chromate hydroxylapatite on the surface of a calcium-doped lanthanum chromite sintered body | |
| Lozano-Gorrín | Structural characterization of new perovskites | |
| Yanase et al. | Combinatorial study for ceramics powder by X-ray diffraction | |
| Zhixiong et al. | Sol-Gel derived batio3 ceramics | |
| Eremina et al. | Physicochemical properties of fine-particle ZnFe 2 O 4 prepared by spray pyrolysis of nitrate solutions | |
| Ristić et al. | Formation of oxide phases in the system Eu 2 O 3-Fe 2 O 3 | |
| Gessner et al. | On the change of microstructure during the hydration of monocalcium aluminate at 20 C and 50 C | |
| Gibson et al. | Synthesis of the Bi, Pb-2223 high-Tc superconductor through a novel oxide nitrate route | |
| SU1169959A1 (en) | Bismuth-potassium titanate-tungstate as hign-temperature ferropiezo electric material | |
| Nenartavičienė et al. | Sol-Gel synthesis and characterization of YBa2 (Cu1-xCrx) 4O8 superconductor |