МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«КУБАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

(ФГБОУ ВПО «КубГУ»)

Физико-технический факультет

Кафедра радиофизики и нанотехнологий

КУРСОВАЯ РАБОТА

СИНТЕЗ ИТТРИЙ-БАРИЕВОГО КУПРАТА И Bi2Sr2Ca2Cu3O10+x

ПИРОХИМИЧЕСКИМ НИТРАТ-МОЧЕВИННЫМ МЕТОДОМ

Работу выполнил ___________________

Курс 3

Специальность 210100.62 – Электроника и наноэлектроника

Научный руководитель

канд. хим. наук __________________________________

Нормоконтролер

канд. хим. наук __________________________________

Краснодар 2014

РЕФЕРАТ

Курсовая работа 29 с., 5 рис., 1 табл., 22 источника.

СВЕРХПРОВОДНИКИ, ИТТРИЙ-БАРИЕВЫЙ КУПРАТ, ВИСМУТ-СТРОНЦИЙ-КАЛЬЦИЕВЫЙ КУПРАТ, ПИРОХИМИЧЕСКИЙ НИТРАТ-МОЧЕВИННЫЙ МЕТОД

Курсовая работа посвящена синтезу образцов иттрий-бариевого купрата (YBCO) состава YBa2Cu3O7-x и висмут-стронций-кальциевого купрата (BSCCO) состава Bi2Sr2Ca2Cu3O10+x.

Целью данной работы являлось изучение пирохимического нитрат-мочевинного метода синтеза YBCO и BSCCO.

Для достижения этой цели были рассмотрены свойства и структура YBCO и BSCCO. Проведён анализ литературных источников, содержащих описание методов синтеза YBCO и BSCCO. Рассмотрен пирохимический нитрат-мочевинный метод синтеза ВТСП. Сделаны выводы об основных достоинствах и недостатках этого метода.

В работе описаны свойства и структура YBCO и BSCCO, возможности их применения в различных отраслях, рассмотрены различные работы (статьи, патенты, диссертации), в которых описаны методы их получения, в частности пирохимический нитрат-мочевинный метод синтеза. Приведены примеры получения YBCO и BSCCO некоторыми методами, указанными в рассмотренных статьях.

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?

СОДЕРЖАНИЕ

Обозначения сокращений............................................................................... 4

Введение........................................................................................................... 5

1 Высокотемпературные сверхпроводники................................................... 7

1.1 Купратные ВТСП................................................................................... 8

1.2 Свойства и структура Bi2Sr2Ca2Cu3O10+x............................................. 11

2 Методы синтеза YBCO............................................................................... 17

2.1 Золь-гельный метод.............................................................................. 17

2.2 Пиролиз нитратов................................................................................ 19

3 Методы синтеза BSCCO............................................................................. 21

3.1 Метод медленного охлаждения после расплавления......................... 21

 3.2 Золь - гельный метод............................................................................. 21

 3.3 Метод изотермической кристаллизации............................................. 22

 3.4 Механохимический синтез................................................................... 22

 3.5 Метод твердофазной реакции.............................................................. 23

3 Пирохимический нитрат-мочевинный метод синтеза сложных оксидов 24

Заключение.................................................................................................... 26

Список литературы....................................................................................... 27

Обозначения и сокращения

BSCCO

Bismuth strontium calcium copper oxide

IPM

Isothermal melt processing

MPSC

Melt process with slow cooling

ROSATwire

ROtation-Symmetric Arranged Tape-in-tube wire

SAFM

Stranded-And-Formed-Method

TIRT

Tape-In-Rectangular-Tube

YBCO

Yttrium barium copper oxide

ВТСП

Высокотемпературный сверхпроводник

СКВИД

Сверхпроводящий квантовый интерференционный детектор

ЯМР

Ядерный магнитный резонанс

ВВЕДЕНИЕ

Сверхпроводимостью называют необычное сочетание свойств некоторых материалов, проявляющихся при низких температурах. Главным из этих свойств является практически полное исчезновение электрического сопротивления у многих металлов и сплавов, при их охлаждении до температуры ниже некоторого уровня, называемого критическим. Благодаря этому обстоятельству особое внимание к изучению свойств сверхпроводящих материалов проявляют разработчики самых разнообразных электротехнических устройств, которые находит применение в технике физического эксперимента, в медицине, энергетике, транспорте, в других отраслях науки и техники. Отсутствие электрического сопротивления и соответственно отсутствие потерь энергии при протекании электрического тока по сверхпроводникам позволяет достичь уникальных техническо-экономических характеристик устройств, которые являются абсолютно недостижимыми при использовании проводников, традиционно применяемых в электротехнике – меди, алюминия.

На сегодняшний день принято разделять все сверхпроводящие материалы на две большие группы. Первая из них – низкотемпературные сверхпроводники, обладающие свойством сверхпроводимости при температурах в диапазоне от долей градуса Кельвина до приблизительно 20 К. У сверхпроводников второй группы, называемых высокотемпературными (ВТСП), электрическое сопротивление отсутствует вплоть до температур порядка 100 К [1].

В настоящее время создаются системы и устройства с использованием ВТСП. Это сверхпроводящие сепараторы, ЯМР-томографы, ускорители заряженных частиц и др. Перспективными являются создание разработка и освоение серийного производства СКВИДов (сверхпроводящий квантовый интерференционный детектор) - классов электронных сверхпроводниковых приборов на основе джозефсоновских переходов.

В начале ХХI века начинается переход к производству и использованию сверхпроводящих ВТСП-проводов. Эти провода представляют собой ленты в отличие от более привычных проводов круглого сечения. ВТСП-провода переходят в сверхпроводящее состояние при температурах выше азотной, но имеют при азотной температуре сравнительно малые критические токи. В целом ВТСП-провода характеризуются довольно резкой зависимостью критического тока и напряженности магнитного поля от температуры и при температурах около 20 К имеют критическую плотность тока, которая превосходит параметры обычных низкотемпературных проводов (NbTi и Nb3Sn). Возможность работать при 20–25 К обусловливает гигантский прогресс, поскольку позволяет использовать в прикладных устройствах, например, таких, как томографы, менее мощные и более дешевые охлаждающие устройства [2].

На данный момент наиболее изученными ВТСП являются купраты состава Bi2Sr2Ca2Cu3O10+x (BSCCO) и YBa2Cu3O7-х (YBCO).

Цель данной работы – изучение возможностей применения пирохимического нитрат-мочевинного метода синтеза YBCO и BSCCO, сравнение его с другими методами, в частности с цитратным золь-гель методом.

Для достижения этой цели были поставлены следующие задачи:

1  Рассмотреть свойства и структуру YBCO и BSCCO;

2  Провести анализ литературных источников, содержащих описание методов синтеза YBCO и BSCCO;

3  Рассмотреть пирохимический нитрат-мочевинный метод синтеза ВТСП;

4  Сделать выводы об основных достоинствах и недостатках этого метода.

1 Купратные ВТСП

После открытия ВТСП купратов в 1986 г., когда было существенно превышено рекордно высокое для обычных сверхпроводников значение критической температуры Tc = 23,2 К (в кристалле Nb3Ge) и достигнута температура сверхпроводящего перехода Tс = 30 К в керамике La2-nBanCuO4+x, в течение одного года рекорд Тс превысил 90 К (YBCO). Дальнейший направленный поиск и создание новых сверхпроводящих материалов позволил в 1994 году довести Тс до 138 К (в соединении HgBa2Ca2Cu3O8+x, легированном Tl) и поставить вопрос, возможно, даже о комнотнотемпературной сверхпроводимости [3].

Ниже в таблице 1 приведены значения критической температуры и индукции магнитного поля для некоторых ВТСП.

Таблица 1 – Свойства некоторых сверхпроводников [1]

Элемент/соединение

Tc, K

Bc, Тл при T=4 K

Hg

4.15

0.041

Pb

7.2

0.080

Nb

9.25

0.206

NbTi

9.5 – 10.5

12

Nb3Sn

18.1 – 18.5

22

Nb3Al

18.9

30

Nb3Ge

23.2

37

MgB2

~40

50

YBa2Cu3O7

92.4

60

Bi2Sr2Ca2Cu3O10

111

~500

HgBa2Ca2Cu2O8

133

>1000

1.1 Свойства и структура YBa2Cu3O7-х

Оксид иттрия-бария-меди YBa2Cu3O7-х (YBCO) – высокотемпературный сверхпроводник, известный тем, что он является первым полученным сверхпроводником с критической температурой больше 77 К (1987 год). YBCO обладает следующими свойствами:

-  критическая температура (температура при которой наблюдается эффект сверхпроводимости) Тc = 93 К [4];

-  критическая индукция (величина индукции магнитного поля, при котором разрушается сверхпроводящее состояние) Bc =5.7 Тл;

Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4