ВИСОКОТЕМПЕРАТУРНА надпровідних КЕРАМІКА ВИСОКОТЕМПЕРАТУРНА надпровідних КЕРАМІКА
ВИСОКОТЕМПЕРАТУРНА надпровідних КЕРАМІКА (ВТНП-кераміка), кераміка (див. КЕРАМІКА). створена на основі оксидних високотемпературних надпровідників (див. оксидних НАПІВПРОВІДНИКИ). Вперше надпровідна кераміка була отримана в 1986 Й. Беднорцем (див. Беднорц Йоханнес Георг) і К. Мюллером (див. МЮЛЛЕР Карл Александер). удостоєним за це відкриття Нобелівську премію. Ця кераміка була виготовлена на основі лантану, барію і оксиду міді (La2-x Bax CuO4), і мала незвично високою в порівнянні з відомими в той час сверхпроводящими матеріалами температурою надпровідного переходу Тс = 35 К. Через рік під керівництвом П. Чу була отримана кераміка на основі ітрій-барій-оксиду міді YBa2 Cu3 O7-x з Тс = 93 К. Ці відкриття зробили надпровідність (див. надпровідності) перспективною для практичного застосування.
Високотемпературні надпровідні кераміки, подібно до звичайних керамічних матеріалів, виготовляються з оксидних порошків. Отримання оксидних керамічних високотемпературних надпровідників включає наступні основні стадії: дозування вихідних компонентів шихти, гомогенізацію шихти, високотемпературний (при температурах 800-1100 ° С) синтез, що включає проміжні помели шихти, а також формування (пресування) і спікання керамічних виробів.
На щільність і мікроструктуру отриманих матеріалів роблять сильний вплив стан вихідного порошку і умови синтезу. Керамічні матеріали містять неорієнтовані зерна, пори і майже завжди домішка сторонніх фаз. При синтезі високотемпературних надпровідних керамік тонкодисперсні порошки починають спекаться при більш низьких температурах, ніж грубозернисті. Це дозволяє уникнути утворення значних кількостей рідкої фази і деформації зразка. Введення невеликої кількості домішкових оксидів в основний склад позитивно позначається на властивостях керамік, сприяючи утворенню необхідної текстури.
Механічні і електромагнітні властивості ВТНП - керамік безпосередньо обумовлені істотно неоднорідною структурою, що складається з зерен, пор і мікродефектів, які, як правило, локалізовані на межзеренного межах. Формування і руйнування мікроструктури надпровідних керамік відбувається в процесі спікання, що сприяє виникненню внутрішніх напружень, і роботи матеріалу в різних механічних і теплових режимах. Надпровідні кераміки складаються з надпровідних гранул, які характеризуються досить високою критичною щільністю струму jкр, але так як міжгранульних простір має невисоку jкр, то критична щільність транспортного струму високотемпературної кераміки знижується, що ускладнює її застосування в техніці.
До теперішнього часу створено досить велика кількість надпровідних керамік, які містять в своєму складі рідкоземельні елементи Y, Ва, Lа, Nd, Sm, Eu, Cd, Ho, Er, Tm, Lu. Для цих керамік експериментальні дослідження дають температуру надпровідного переходу в інтервалі температур від 86 К і до 135 К.
Найбільш поширеними є Лантанова кераміка (La1-xBa) 2CuO1-y з Тс = 56 К, иттриевая кераміка на основі Y-Ba-Cu-O з Тс = 91 К, висмутовая кераміка на основі Bi-Sr-Ca-O з Тс = 115 К, талієвої кераміка на основі Tl-Ba-Ca-Cu-O з Тс = 119 К, ртутна кераміка HgBa2Ca2Cu3O8 + x з Тс = 135 К.
Розроблено технологію отримання текстурованою кераміки, яка дозволила збільшити щільність струму на порядки. Але отримання досить великих виробів, дроту або стрічок з керамічних високотемпературних надпровідників залишається досить складною технологічною задачею. Компактні масивні елементи різної форми і типорозмірів, як правило, виготовляють з оксидної сверхпроводящей кераміки Y-Ba-Cu-O, а довгомірні композиційні надпровідники - на основі сполук Bi-Pb-Sr-Ca-Cu-O в оболонках з різних металів і сплавів . Такі вироби мають ефект надпровідності при температурі рідкого азоту і нижче, високими токонесущей характеристиками, і дозволяють при їх використанні значно зменшити массогабаріти електротехнічних пристроїв, знизити експлуатаційні витрати, створити високоефективні і екологічно безпечні електротехнічні системи
У компонентах НВЧ-діапазону знаходять застосування тонкі плівки ВТНП-кераміки на монокристалічних підкладках. Як правило, до основних параметрів ВТНП-плівок відносять питомий опір і магнітну сприйнятливість. Їх отримують напиленням на підкладку лазерним і електронно-променевим випаровуванням, хімічним осадженням з газової фази, прямим і реактивним катодних розпиленням, молекулярно-променевої епітаксії.