Gelişmiş Seramiklerle Süper iletkenliğin Sınırlarını Zorlaştırıyor

Gelişmiş seramikler, modern ultra yüksek sıcaklık süper iletkenlerinin arka kemiği oluşturur (UHTS), elektrik direncinin temel anlayışını zorlayan bir sınıf. Bazı seramik oksitlerin sıvı helium'u mutlak sıfıra yakın olarak kullanan, UHTS, onları verimli enerji iletimi, kompakt tıbbi cihazlar için arayışın ötesinde, büyük ölçekli uygulamaları araştırmak için kapıyı açar.

Ultra-High-Temperature Superconductivity

Superconductivity 1911 yılında Heike Kamerlingh Onnes, paracury'nin on yıl boyunca tüm elektrik direncini kaybettiğini gözlemledi, en yüksek kritik sıcaklık (T)[MD[DK) [Düzükde 1] 30 K, pahalı sıvı helium soğumasını gerektiren.

Pankreksiyonun arkasındaki mekanizma, yüksek sıcaklıklarda standartlaşmış BCS teorisi tarafından tam olarak açıklanmadı, bu seramiklerin yapısı (parçalı) seramik panjurlar ve bakır-oxygen uçaklardaki güçlü elektron korelasyonu ve antiferromantik spin dalgalanmalarının rolü, yüksek sıcaklıklarda standartlaşma ve oksijen stoklamalarının optimal kontrol edilmesi için düşünülmüşlerdir.[0]

Bugün, en yüksek doğrulanmış ortam baskı T[DDDDDDDDDDD][0) [Dönetici:2)[Dönetici: 2 ), yüksek basınç altında, hidrojen zengin hipnozun imzaları, yakın oda sıcaklığında () duruyor, 2020)

Superconductor Fabrication'daki Gelişmiş Seramiklerin Rolü

Gelişmiş seramikler, mühendisi tarafından mikroyapılar ve özel özellikler tarafından tanımlanır - yüksek termal stabilite, atomik inertness ve olağanüstü elektrik özellikleri. UHTS bağlamında, bu seramikler sadece pasif substratlar değildir; süper iletkenlik ortaya çıkan aktif materyaldir.

Anahtar Seramik Aile Aile Aileleri

Üç aile, günümüz UHTS araştırma ve ticari üretimine hükmediyor:

  • [FONT:0)Ytrium barium bakır oksit (YBCO, YBa).2))|D][/FONT=D)[D)[D)[D)[D))[D))[D))[D)))[D))))[Dörtücükler için en yaygın olarak ince film veya kapaklar üzerinde çalışır.
  • [FONT=0)Bismuth strontium kalsiyum bakır oksit (BSCCONT, Bi)[FLT: 4[D)[Dönemli: 2|D)[Dönemli: 2|12|Dönemli)
  • [FONT:0)Thallium bazlı panrates (TlBa-Ca-Cu-O, TBCCO)) - En yüksek ortam-basın T)).

Diğer önemli seramik süperconductors, paracury-based cuprates (HgBa))|Dönetici|D][/FONT|D][/FONT=)[D][/FONT=3][/FONT=3][/FONT=3)[D][/FONT=3][/FONT=3][/FONT=3][/FONT=3][/FONT=4][/FONT=3][/FONT=3][/FONT=))

Synthesis ve Processing Techniques

Yüksek kaliteli UHTS seramiklerinin azaltılması kompozisyon, faz saflığı ve kristalografik yönelim üzerinde titiz bir kontrol gerektirir. Common methods include:

  • [FONT:0]Solid-state reaksiyonu[[DÜDÜT:1) - Çimento tozu karışık, yüksek sıcaklıklarda (800-950 °C), zemin ve sintered. Bu yöntem, polikristal örnekleri için uygundur, ancak çoğu zaman kritik akım yoğunluğu sınırlamak için zayıf bağlantı sağlar.
  • [FONT=0]Melt-texturing[Dönetici: 1) kısmen, sonra tahılları hizalamak için peritektik sıcaklık ile yavaşça soğutma. Yüksek sıkışık alanlara sahip YBCO mıknatısları üretmek için kullanılır.
  • [FONT:0)Chemical buhar depozisyonu (CVD)[DÜDÜT:1)[Üye Olmayan Önerleri, ısıtıcı filmlere eksperatif bir substrat üzerinde pozlama sağlar.Bu teknik, iki eksenli dokulu YBCO filmlerini tamponlanmış metal kasetlere sunar.
  • [FONT:0]Pulsed lazer depozisyonu (PLD)) - Bir lazer kızarmış bir seramik hedefi, bir filme bir substrata yatırmak için mükemmel bir stoichiometri transferini sunar ve çok katmanlı yapılar ve yapay pinning merkezleri ile kullanılır.
  • [FONT:0)Powderin-tüp (PIT)[Dönemli: BSCCO için birincil olarak: öncü toz, tele basılmış ve ısıtılmış faz oluşturmak için gereklidir.

Her işlem rotası belirli mikroyapısal özellikleri tanıtmaktadır - sınırları, ikiz uçaklar, oksijen vacancies ve ikincil aşamalar - bu derin şekilde süpernovak özelliklerini etkiler.

Seramik tabanlı UHTS'lerin avantajları ve meydan okumaları

Avantajları Avantajları Avantajları Avantajları

  • [FONT:0) Yüksek kritik sıcaklık[DÜT:1) - Sıvı azot sıcaklığında işlem, sıvı helium ile karşılaştırıldığında büyüklükteki miktardaki sinojen maliyetleri azaltır.
  • [FONT=0) Yüksek eleştirel manyetik alan[Döneticiler, düşük sıcaklıklarda 50 T'yi aşan alanlarda süper iletkenliği sürdürebilir, nükleer manyetik rezonans (NMR) ve manyetik rezonans görüntüleme (MRI) için kompakt yüksek saha mıknatısları sağlar.
  • [FONT:0)Chemical Stabil[[DÜDÜT:1) - Birçok seramik kupalar havada stabildir ve düzgün bir şekilde ayarlandığında nemden inmemeye karşı da direnir. Onların oksit doğası da seramik ve metal substratlarla şiddetli bir iç içeleştirme sağlar.
  • [FONT:0)Manipulable anisotropy[Dönemli)[Dönemli yapı, anisotropy'ye tertemiz olabilir: YBCO BSCCO'dan daha az anisotropic, mevcut kaset uzunluğu boyunca akışlı iletkenler için daha uygun hale getirir.

Meydanlar

Bu avantajlarına rağmen, seramik tabanlı UHTS yaygın kabul edilen temel engellerle karşı karşıyadır:

  • [FONT:0]Kaç-bağışkanlık sınırları[Dönetici: 1) Bu, YBCO kondüktörleri olarak, ciddi ölçüde eleştirel güncel yoğunlukları sınırlandırır. 4-5° üzerindeki yanlış yönlendirmeler J) üst üste.
  • [FONT:0]Anisotropic taşıma[Dönetici: 1), şu anki yöndeki hareketsiz uçaklara karşı yüksek oranda aizotropiktir.[Dönetici:2).
  • [FONT=0]Flux ürpertici ve pinning[DÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜSÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜDÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜN
  • [FONT=0)Oxygen stoichiometry[DÜT:1) – YBCO'daki süper iletken aşama, O'nun oksijen içeriğine )6.9) işlem sırasında oksijen basıncının kontrolü ve kritik ölçüde azalır.
  • [FONT:0]Brittleness ve mekanik stres[Dönetici: 1) Seramikler doğal olarak sert bir şekilde kırılabilir.In kistru veya kablo uygulamaları, süperconductor rüzgar ve termal bisiklet sırasında çekmeye ve streslere dayanmalıdır. YBCO kondüktörleri bir metal substratı (Hastelloy veya paslanmaz çelik) mekanik destek sağlamak için kullanır, ancak seramik film kendisi de baskı altında söndürücü >0.5%.

Bu zorluklar daha iyi işleme yöntemleri, yapay pinning merkezleri ve multifilamentary kasetler ve yuvarlak teller gibi alternatif mimariler içine yoğun araştırmalar teşvik etti.

Uygulamaları Araba Araştırması

Güç İletim

Süper iletken güç kabloları, aynı kesitin geleneksel bakır kablolarından üç ila beş kat daha fazla taşıyabilir, sıfır dirençli kayıplarla birlikte YBCO tabanlı kablolar, faydalı ağlarda, örneğin, J. HTS kablo projesi)[tr|77 K) kullanılarak, HTS kablolarının kullanımı, uzayın sınırlı olduğu yoğun kentsel koridorlar için ekonomik olarak uygulanabilir hale getirilmesi ve homojen olması gerekir.

Manyetik Resonance Görüntüleme (MRI)

Konvansiyonel MRBron kasetleri ve BSCCO turları kullanılarak yüksek alan güçlü yanları (T ve yukarıdaki) kullanarak, YBCO kasetleri ve BSCCO turlarını azaltılabilir ve tarama süresini yükselten yüksek alan MRG sistemleri için incelenebilir.

Manyetik Levitation (Maglev)

Bulk YBCO seramikleri, sıvılaştırma yoluyla işlenebilir, manyetik alanlar 1 T'yi 77 K'ye kadar tuzağa düşürdüğünde, aktif geri bildirim olmadan pasifize edilirler.The Japanese L0 serisi maglev trenleri ) Bantlı konveyörler, ancak bir sonraki nesil tasarımları UHTS toplu geri bildirim olmadan güvenli bir şekilde kullanılabilir.

Mevcut Sınırlayıcılar

Bir hata elektrik şebekesinde meydana geldiğinde, mevcut 10-20 kat nominal. Superconducting hatası mevcut limitler (CLs) hızla sıfırdan dış dirençten Avrupa ve Asya'daki ticari dağıtımdan sonra geri dönüyor.

Future: Beyond Cuprates

IronBased Superconductors

2008 yılında iron temelli süperconductors (FeSCs), yüksek çözünürlükte olmayan bir örnek sunar)) kayıt altında T)[Döneticileri altında) [Döneticileri, yüksek çözünürlükte bulunan ve yüksek çözünürlükte 100 K) ile daha az sayıdaki yüksek çözünürlükte bulunan yüksek çözünürlükte bulunan yüksek çözünürlükte bulunan yüksek çözünürlükte bulunan yüksek çözünürlükte bulunan yüksek çözünürlükte bulunanlar (D)

Hydride Superconductors Under Extreme Pressure

Son zamanlarda hidrojen sulfiddeki aşırı sıcaklık süper iletkenliği (HFLT:0) 3)[Döneticileri tasarlar:)) ve lanthanum hipnozu (LaH[D)[D[Dönetici: 0:0)[Dönetici: 6)))))))))))))))))))))))))))))))))) Yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte, yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlüktedir.

C ⁇ Malzemeler Discovery

Makine öğrenimi ve yüksek seviyeli optik fonksiyonel teori (DFT) yeni seramik süper iletkenler için aramayı hızlandırıyor. Bilinen panteli yapıların veri tabanı T) kesin olarak tahmin edilmedi, bu araçlar otomatik seramik robotlara yönelik deneysel yaklaşımlar ve yüksek çözünürlük hedefleri doğrultusunda deneysel olarak tahmin ediliyor.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

Gelişmiş seramikler, ultra yüksek sıcaklık süper iletkenliği hikayesinde destekleyici bir oyuncudan daha fazlasıdır; bu olağanüstü fenomenin meydana geldiği çok ortadır.Bugünkücretli iletkenler ve kütleli mıknatıslar, seramik mühendisliği pratik olarak ilgili sıcaklıklara devam etti.Odadaki süper iletkenliği, organik enerjilerin demiryollarının ve atıkların elektriksel hareketlerinin arasındaki farkların üstesinden gelmek için bir sonraki seramik teknolojileri teşvik etmek için yol, organik enerjilerin ve işleme karmaşıklığı.