Отворен през края на 80-те години на високо свръхпроводимост днес намери своя практически израз под формата на свръхпроводящи ленти 1 и 2 поколения. Използването на тези материали ще се промени обичайната форма на електрически мрежи: това ще бъде възможно да се премине електрически ток, без да загуби устойчивост и по-висока плътност и високо напрежение далекопровод с зона характерен изключване ще заемат много по-малки площи или дори да отидете под земята. Въз основа на тези колани са изработени мощни мотори, магнити, магнитни спирания и магнитни щитове размагнитване на системата. За всички тези приложения се характеризират с тяхната уникалност или, или рязко намаляване на тегло и размери и консумация на енергия.

Фиг.1. HTS лента на второто поколение.

Второто поколение свръхпроводящ лента е многослойна структура, състояща се от метален субстрат покрит със слой от буфер материал и висока температура свръхпроводник YBa2 Cu3 О7-х (YBCO) (фигура 1). Такъв комплекс състав (брой слоеве може да достигне десет), необходими за растежа текстурирани YBCO слой. Следователно, цялата система (или най-много от него) е структура оксид многослоен heteroepitaxial.

2. Методи за получаване на HTS ленти второ поколение

Има два най-често използваните в технологията на висока температура свръхпроводящи ленти на подхода от второ поколение. Те се различават по начина, по който прехвърлянето на текстура на разширени субстрати. Този подход IBAD (IonBeamAssistedDeposition) и зайци (RollingAssistedBiaxiallyTexturedSubstrate). Първият текстурирани оксиден слой е оформен върху метална лента не са ориентирани във втория - използва текстурирани лента и покриваща слоеве наследява неговата структура. Към днешна дата, честотата на използване на тези подходи е приблизително същата. Всяка от тях има своите предимства и недостатъци, свързани със сложността на оборудването и качеството на готовата лента.

Подходящи текстурирани IBAD отлагане слой използване поликристални метални субстрати първо е разработен. Днес тя произвежда от второ поколение свръхпроводими ленти с най-добрите технически характеристики. Главен сред тях е свръхпроводящи критичната плътност на тока (Jc), по-горе, което последната изчезва. За HTS ленти второ поколение получава при използване на IBAD -GLUING, Jc на 4.8 MA / cm 2 [1]. се състои в това на поликристалния субстрат или аморфно оксид слой се прилага едновременно бомбардиране повърхността на лъча на високо енергийни йони (обикновено, Ar +) (Фигура 2). Ъгълът при който настъпва бомбардиране, се изчислява така, че да отговаря на определени кристалографски посоки. Например, за да се осигури текстурирани растеж <001> MgO, най-добри резултати се получават при 54.7 ° С, този ъгъл съответства на семейството на посоки <111> в кубична структура. Така, че е възможно да се отърве от основната примеси (111) ориентация.

Фиг.2. Схема IBAD процес.

Значително предимство на този метод е, че текстурата се формира независимо от субстрата, което дава свобода в избора си материал. Повечето документи, използвани като основа лента от неръждаема сплав, защото на неговата наличност, задоволителни механични свойства и стабилност при високи температури. Въпреки това, методът изисква висока повърхностна гладкост, което е свързано с по-нататъшна обработка на металния субстрат. Това може да се полира (механична и electropolishing), или утаяване на "изглаждане" слоеве (Y2 О3 или Al2 О3) [2]. Освен това, в резултат на допълнителни "ецване", скоростта на растеж оксид филм е много ниска. Поради тази причина IBAD процес винаги са допълнени с други методи на хомо- или heteroepitaxial отглеждане слой от [3], и общия брой на слоеве е най-големият в крайния лентата, което не допринася си евтино (фиг.3).

Фигура 3. HTS ленти второ поколение Състав получава при използване на зайци подход [4] и IBAD [5].

За текстурирани, дълги и гъвкави субстрати са използвани метод зайци. За разлика от IBAD. тя не изисква такъв висок вакуум и йонни източници. Методът се състои от термомеханична обработка на метали, интерметални съединения и сплави от който текстурата се генерира вече в металната лента. HTS ленти на технологията на второ поколение на неговото качество зависи от структурата на покриваща слоеве, включително текстура и го определя електрическите свойства на висока температура свръхпроводник.

Първоначално металът е бар, който се подлага на горещо и студено коване за разреждане, както и смилане зърна. Работите облекчение отгряване втвърдяване, след което се подлага на значителна деформация (степента достига 99%), последвано от висока температура отгряване следва. Наличието на структурата на домен и границите нисък ъгъл между домейни в лентите получен като се използват зайци подход. Това води до влошаване на HTS слой свойства в сравнение с тези, получени при използване на подхода IBAD.

Прилагането на следващите слоеве се осъществява чрез физическа (PVD. PhysicalVaporDeposition) или химични методи. Последните се разделя на газова фаза (CVD. ChemicalVaporDeposition) и разтвора (CSD. ChemicalSolutionDeposition). Това е методите за химически закован надеждите си, за да се намали цената на готовия материал - второто поколение HTS ленти.

Хоросан методи за получаване на филм материали могат да се видят от различни ъгли. Той определя различните варианти на класификации.

Ние също трябва да се подчертае голямото разнообразие от електрохимични методи. Те се използват предимно за метални покрития, и да се справят с такива обекти е област на науката, наречени галванопластика. В допълнение към метален оксид филми могат да получат. Един интересен пример е електрохимично получаване на анодизирани алуминиеви и титанови оксиди като покрития или мембрани, които могат да варират порьозност [6, 7]. Известни полимеризация реакционни координационни съединения с потенциално приложение за формиране на филм върху повърхността на електрод [8, 9], и др.

Чрез присъствието на химична конверсия два типа методи хоросан. Първо - без химическа трансформация. Това включва печат, хартия и фолио, получаването на полимерни въглеводородни материали и други. В този случай, съставът на депозирания материал не се различава (или може да се различава само от броя на разтворител) от състава на крайния филм. От друга страна има методи с химическа трансформация. Това може да бъде хемисорбция на повърхността на субстрата [10, 11], превръщане на течен предшественик, например, оксид, халид, образуване на ново съединение kopleksnogo или структури със специфичен подреждане на молекули. Друг подход в методи внимание хоросан е да се разделят чрез метод за нанасяне на покритие или произвеждащи филми. То може да бъде възможно получаване малки размери материали (спин покритие) или удължен до десетки или стотици метра (потапяне [12], слот матрица [13, 14], мастилено-струен печат [15, 16]).

Разглеждане хоросан химични методи, както по отношение на типа на химични трансформации и метод за прилагане на течност върху повърхността на субстрата, е много важно за правилния избор на условия. Както се прилага за получаване на HTS ленти втори компонент поколение може да се твърди, че химическа трансформация се извършва, тъй като солта трябва да се премести в оксид. Но този процес обикновено включва няколко етапа. Примери за това са процеси за получаване на оксидни филми Ьа2 ZR2 О7 и CeO2. един от етапите от които - хидролизата на тази сол да образуват системи, масова част на кислород и метал - компонент оксид - по-голям. Това може да бъде хидроксиди, гелове или полиоксометалат. скорошно формация се намери в прекурсор (предшественик) Ьа2 ZR2 О7 оксид. филм, в който лентите HTS се използват като буферни слоеве (Фигура 4). Значението на изучаване междинни стъпки на преобразуване сол е важно. По този начин, големи агломерати, които са полиоксометалат влияят хидродинамичните характеристики на разтвора, от който се нанася покритието, както и на неговата термична стабилност.

Има няколко доказани в практиката за този филм нанасяне на течни системи (етап 3). Експертите Polaroid Corporation Gutov Е. и Е. Cohen в [18, 19] ги разделят на два класа. Първият използва ролки, чрез които се движат субстрат или прекурсор, който се прехвърля в необходимото количество. Тя включва потапяне, ролка. гравюра, менискус, изстискване, целувка, прът, нож, острие покритие. както и техните разновидности. Вторият клас включва опции покритие чрез екструдиране: слот. слайд и завеса покритие. За всеки процес характерни особености и различни модификации, свързани със структурата на инсталацията, с възможни обекти на приложение, броя на едновременно прилагани слоеве, и гама дефект на скоростта се случи. Ето защо изборът на метода на приложение, трябва да бъде свързано с строги изисквания към получения материал. В работата си използва първи клас от методи - метод, ролки, което намалява до добре познати, като подробно физико-химически описание [20], метода на потапяне. Фигура 5 показва различни варианти на метода на прилагане, използван.

Фигура 5. процес Схема отлагане напред методи ролка покритие (А), обратни три (б) и четири ролка покритие (б).

Това е последвано от топлинна обработка на отложения филм, в резултат на което се образува фаза оксид. Такъв метод се използва както за отделните слоеве, така и пълните 4-6 слой структура лента. Но трябва да се отбележи, че само подробно изследване на процеса на прилагане на всеки от слоевете може да даде положителен резултат. Така, добивът на само един обект може да работи група учени. В резултат на това, включително и в нашата лаборатория, са в състояние да получат висока температура свръхпроводящи ленти на второто поколение кооперации усилия и печели голям брой учени. Разбира се, не всичко отиде по един начин хоросан метод приложение. Ние имаме, тъй като все пак, ние сме в състояние да се получи само HTS газова фаза химически метод слой (ССЗ).

Основната идея на метода за химическо отлагане на пари е, че филмовите компоненти под формата на пари на летливи съединения, се транспортират в реактора, където се смесва с реакционния газ и последващото отлагане на желания филм върху повърхността на субстрата чрез окислително термолиза, термична хидролиза или всеки друг процес (в в зависимост от условията, въведени).

В развитието на ССЗ технологии конкретен въпрос от особено значение е правилният избор на предшественик. Поради нестабилността им, като прекурсори са широко използвани б-diketonates съответните метали и комплекси, съдържащи б-дикетонат освен и други лиганди (за предпочитане полидентатни).

Основни изисквания за прекурсори за CVD:

- нестабилност позволява да достигне подходящо растеж филм;

- устойчивост на разграждане по време на температура изпаряване;

- висока степен на химична чистота;

- химическа съвместимост с други прекурсори използвани (по време на отлагането на многокомпонентни филми, използващи множество прекурсори);

- стабилност и лекота на съхранение, включително устойчивост на въздух и влага;

- липса на странични химически реакции за филм отлагане в реактора;

- лекотата, скоростта и ниската цена на производство, както и способността за производство в голям мащаб.

Подробно проучване и комбинация от различни техники на химически приложения (хаван и газова фаза), дава четири вида HTS ленти от второ поколение, като най-простият структура:

Възможно е да се каже със сигурност, че производствените разходи на тези ленти са по-ниски от тези за бандите, получени чрез физични методи. По този начин, методът на прилагане на един слой от разтвор на 1 m на лентата, предварителната оценка е около $ 4 (за Ьа2 ZR2 О7), чрез CVD - 15 $ (YBCO), PVD - 15 $ (YBCO). трябва също да се вземат предвид характеристиките на материалите.

Фигура 6. Зависимостта на критична HTS лента проба състав ток YBCO (MOCVD) / Y2 3 (CVD) / Ьа2 ZR2 О7 (CSD) / Ni-5W от разстоянието от пробата.

Фигура 6 показва диаграма на критичната текущата стойност на позицията на част от дължината на пробата от 1 м. Излишно стойност (превръщане Jc = 1.5 mA / cm 2) е 3 пъти по-ниска от характеристиките на запис, но повече работа да се намери оптимални условия за отлагане продължава.

Учене опит в областта на нанотехнологиите Technopreneurship

В това проучване, ние искаме да споделим опит и отношението ви към нанотехнологиите Technopreneurship и свързаните с тях области. В предварително Ви благодарим за проявеното безразличен!

работата по проекта

Днес тя става все по-популярна т.нар работни проекти студенти, но има и много различни мнения по този въпрос. Ще ви бъдем благодарни, ако можете да изрази накратко мнението му по този въпрос чрез гласуване. Благодаря ви предварително!