Андрей Макронович предлагает Вам запомнить сайт «Космос»
Вы хотите запомнить сайт «Космос»?
Да Нет
×
Прогноз погоды

Без Космоса нет будущего!

Поиск по блогу

Запомнить
Читать

О сайте

Оксид иттрия-бария-меди и магнитная левитация

развернуть
Левитация магнита из неодима над оксидом иттрия-бария-меди

На картинке изображена левитация постоянного магнита из неодима над охлажденным до сверхпроводящего состояния высокотемпературным сверхпроводником — оксидом иттрия-бария-меди. Этот эксперимент иллюстрирует эффект Мейснера — полное вытеснение магнитного поля из объема проводника при его переходе в сверхпроводящее состояние. Хотя эффект Мейснера впервые был обнаружен еще в 1933 году, наглядная его демонстрация без сложной аппаратуры стала возможной с начала 1990-х годов, после того, как в 1987 году был получен первый высокотемпературный сверхпроводимый материал — оксид иттрия-бария-меди (YBCO), который можно охладить до сверхпроводящего состояния с помощью сравнительно дешевого жидкого азота

.

Суть эксперимента в следующем. Постоянный магнит (их обычно изготавливают из неодима и его сплавов) помещают на плоский сверхпроводниковый материал, охлаждают его до перехода в сверхпроводящее состояние и наблюдают его «парение». Магнит может подняться над сверхпроводящей поверхностью на высоту от нескольких миллиметров до нескольких сантиметров. Левитацию вызывает то, что в результате эффекта Мейснера постоянный магнит, приближающийся к сверхпроводнику, «видит» магнит одноименной полярности и точно такого же размера. Когда сверхпроводник прогревается до температуры, при которой сверхпроводимость пропадает, левитация прекращается.

Температура перехода к сверхпроводимости (см. Критическая температура сверхпроводника) YBCO выше температуры кипения жидкого азота. При нормальном атмосферном давлении азот кипит при −196°С, а критическая температура YBCO составляет −180°С. Первый сверхпроводник YBCO был получен в Университете Алабамы в группе Мо-Куена Ву (Maw-Kuen Wu). Он имеет формулу YBa2Cu3O7−x и обозначается по соотношению иттрия, бария и меди как Y123. Знак «х» в формуле появляется из-за того, что YBCO относится к бертоллидам — веществам с переменным составом, — поэтому содержание кислорода в нем может варьироваться. Существуют и другие сверхпроводимые оксиды иттрия-бария-меди с другим соотношением металлов — YBa2Cu4Oy (обозначение Y124) или Y2Ba4Cu7Oy (обозначение Y247).Кристаллическая решетка оксида иттрия-бария-меди

Кристаллическая решетка Y123.

Впервые Y123 был получен нагреванием смеси карбонатов соответствующих металлов в присутствии кислорода при температурах между 720 и 1000°С:

4BaCO3 + Y2(CO3)3 + 6CuCO3 + (1/2−x) O2 → 2YBa2Cu3O7−x + 13CO2.

Современные методы синтеза оксида иттрия-бария-меди основаны на спекании порошков нитратов и оксидов соответствующих металлов.

Электрические свойства YBa2Cu3O7−x зависят от содержания кислорода, то есть от числа «х» в формуле. Сверхпроводимость наблюдается только для материалов, в которых 0 ≤ x ≤ 0,65, а наиболее высокая температура перехода в сверхпроводящее состояние (−178°С) наблюдается при x ~ 0,07.

Помимо содержания кислорода, свойства оксида иттрия-бария-меди зависят от методов, выбранных для его кристаллизации. Критическая температура этого материала очень чувствительна ко взаимному расположению кристаллических зерен YBCO в изготавливаемой из него керамике, и температура перехода в сверхпроводящее состояние тем выше, чем регулярнее и правильнее ориентированы эти зерна друг относительно друга. Для получения материала с регулярным строением необходимо тщательно соблюдать температурный режим получения сверхпроводника, включая скорость подъема температуры при его обжиге.

Разработаны также методы синтеза YBCO с помощью химического осаждения паров, аэрозольных методов и химического осаждения из раствора. Однако с помощью этих методов получают только кристаллические зерна оксида иттрия-бария-меди, и для получения из них полноценных деталей, как, например, диск на картинке, эти зерна всё равно необходимо спекать, тщательно контролируя их взаимную ориентацию. Хотя, в отличие от метода Мо-Куена Ву, сейчас для получения правильной сверхпроводящей фазы YBCO температура обработки не превышает 700°C.

Сверхпроводящие элементы из YBCO используются не только для демонстрации эффекта Мейснера и магнитной левитации, но и, например, в ЯМР-спектрометрах, ускорителях частиц, реле на электростанциях.

Аркадий Курамшин

Источник: http://elementy.ru


Опубликовано 01.09.2017 в 07:03

Комментарии

Показать предыдущие комментарии (показано %s из %s)
Показать новые комментарии
Комментарии Facebook
Блог
Известный астрофизик готовится сделать сенсационное заявление:”Люди должны знать правду, какой бы страшной она не была!”
19 окт, 07:18
-7 13
Ученые: без России космические корабли NASA никуда не полетят
16 окт, 07:33
+10 5
Космос - современная индустрия или большая тайна человечества?
16 окт, 07:29
+3 1
Среда. Весь доступный НАУЧПОП в нашем дайджесте:
16 окт, 07:20
+7 0

Последние комментарии

Некто ВК
Некто ВК
Некто ВК
Леопольд Кудасов
Геннадий Волков
Андрей Гороховик
Адам Меровей
Samarium
Евгений Бузаев
Юрий В Радюшин
Юрий В Радюшин
А, Вы - наш "информатор" ... :-)
Юрий В Радюшин Ученые: без России космические корабли NASA никуда не полетят
Анатолий Уложенко
Рустем 1
Беня то ельцин борька
Рустем 1 Ученые: без России космические корабли NASA никуда не полетят
Юрий В Радюшин
А кто такой Беня и причем тут Россия!?
Юрий В Радюшин Ученые: без России космические корабли NASA никуда не полетят
Рустем 1
Наталия Шнитникова
Отличный фильм!!!!!!!!!!
Наталия Шнитникова Космос - современная индустрия или большая тайна человечества?
Некто ВК
Некто ВК
Алексей Камратов
Некто ВК
Федор Осетин
Косоглазый косой. И я в восторге от этой мозголомки=))
Федор Осетин Ну, у русских и язык
Victor Rasskazov
пусть НАСА на Луну для начала слетает
Victor Rasskazov Варп-двигатель NASA. Когда мы полетим к далёким-далёким галактикам?
Андрей Ремизов
Андрей Ремизов
nodar cnincharauli
Юрий В Радюшин
Эдуард Тихомиров
Ник Иванов
Андрей Щеголеватых
Эдуард Тихомиров
Mikhail Brezgunov
Адам Меровей
Юрий Атаманов
Ник Иванов
Gena Lipatov
Александр Самсонов
Владимир Сабакарь
Arthur Avanesyan
Адам Меровей
Гена Гушанов
Адам Меровей