Синтез високотемпературної сверхпровідної кераміки в системі Bi(Pb)-Sr-Ca-Cu-O на основі аморфних прекурсорів

Автор(и)

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2022.262452

Ключові слова:

надпровідність, мікроструктура, елементний склад, кераміка, морфологія, дифрактограма, аморфна фаза

Анотація

У роботі наведені результати синтезу вісмутової надпровідної кераміки складів Bi1.6Pb0.4Sr2Can-1CunOy (n=2, 3, 5) на основі аморфної кераміки, отриманої надшвидким загартуванням розплаву. Для збільшення швидкості утворення надпровідних з'єднань розроблені ефективні пристрої для плавлення та затвердіння розплавів під дією ІЧ-випромінювання. Тримач зразка був виготовлений із платини. Плавку та загартування проводили в безперервному режимі в окисному середовищі в проточній повітряній атмосфері. При вивченні елементного складу зразків прекурсорів встановлено незначне відхилення у бік зниження катіонного складу прекурсорів (Bi, Pb та Ca) щодо стехіометричного складу. Встановлено також збільшення вмісту кисню на 12-15%. Синтез надпровідних з'єднань проводили в інтервалі температур 843-850 ° С залежно від складу. В результаті дослідження встановлено, що в зразку Bi1.6Pb0.4Sr2Ca4Cu5Oy (2245) кристалізується надпровідна високотемпературна фаза 2223. Встановлено, що утворення надпровідної фази 2223 у складі Bi1.6Pb0.4Sr2Ca4Cu5Oy  (843–848 °C) порівняно зі складом Bi1.6Pb0.4Sr2Ca2Cu3Oy (2223) (2223). Повне формування надпровідної високотемпературної фази 2223 у зразку номінального складу Bi1,6Pb0,4Sr2Ca2Cu3Oy (2223) здійснювалося у вузькому інтервалі температур 849-850 °С, у строгому температурному режимі за участю рідкої фази. Встановлено збільшення швидкості утворення надпровідної сполуки 2223 в обох досліджених складах у 1,5–2,5 рази порівняно з твердофазним методом та іншими методами розплавлення

Спонсор дослідження

  • The work was supported by the grant of the Ministry of Education and Science of the Republic of Kazakhstan AP09260251.

Біографії авторів

Daniyar Uskenbaev, S. Seifullin Kazakh Agro Technical University

PhD, Associate Professor

Department of Radio Engineering, Electronics and Telecommunications

Kairatbek Zhetpisbayev, S. Seifullin Kazakh Agro Technical University

PhD

Department of Radio Engineering, Electronics and Telecommunications

Adolf Nogai, S. Seifullin Kazakh Agro Technical University

Doctor of Physical and Mathematical Sciences, Professor

Department of Radio Engineering, Electronics and Telecommunications

Renat Beissenov, Kazakh-British Technical University

PhD

Ainur Zhetpisbayeva, S. Seifullin Kazakh Agro Technical University

PhD

Department of Radio Engineering, Electronics and Telecommunications

Kymbat Baigisova, International Information Technologies University (IITU)

PhD

Department of Radio Engineering, Electronics and Telecommunications

Yerkebulan Salmenov, S. Seifullin Kazakh Agro Technical University

Master of Engineering

Department of Radio Engineering, Electronics and Telecommunications

Artur Nogai, S. Seifullin Kazakh Agro Technical University

PhD

Department of Power Supply

Serua Tursyntay, Satbayev University

Master

Department of Materials Science, Nanotechnology and Engineering Physics

Посилання

  1. Yadav, S., Upadhyay, P., Awadhiya, B., Kondekar, P. N. (2022). Ferroelectric Negative-Capacitance-Assisted Phase-Transition Field-Effect Transistor. IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics, and Frequency Control, 69 (2), 863–869. doi: https://doi.org/10.1109/tuffc.2021.3130194
  2. Nogai, A. S., Nogai, A. A., Stefanovich, S. Y., Solikhodzha, Z. M., Uskenbaev, D. E. (2020). Dipole Ordering and the Ionic Conductivity in Na3Fe2(PO4)3-Type NASICON-Like Structures. Physics of the Solid State, 62 (8), 1370–1379. doi: https://doi.org/10.1134/s1063783420080259
  3. Deyneko, N., Zhuravel, A., Mikhailova, L., Naden, E., Onyshchenko, A., Savchenko, A. et. al. (2020). Devising a technique to improve the efficiency of CdS/CdTe/Cu/Au solar cells intended for use as a backup power source for the systems of safety and control of objects. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 6 (5 (108)), 21–27. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2020.220489
  4. Gulamova, D. D., Uskenbaev, D. E., Chigvinadze, D. G., Magradze, O. V. (2008). Crystallization and synthesis of HTSC of compositions 2234, 2245 in the Bi-Pb-Sr-Ca-Cu-O system based on amorphous precursors obtained by solar radiation hardening. Applied Solar Energy, 44 (1), 42–45. doi: https://doi.org/10.3103/s0003701x08010131
  5. Kuznetsov, S. B. (1995). Combined system of levitation, propulsion and guidance for Maglev vehicles using high-temperature superconducting magnetic potential well. IEEE Transactions on Appiled Superconductivity, 5 (2), 614–617. doi: https://doi.org/10.1109/77.402625
  6. Sato, K., Hayashi, K., Ohmatsu, K., Fujikami, J., Saga, N., Shibata, T. et. al. (1997). HTS large scale application using BSCCO conductor. IEEE Transactions on Appiled Superconductivity, 7 (2), 345–350. doi: https://doi.org/10.1109/77.614500
  7. Larbalestier, D., Gurevich, A., Feldmann, D. M., Polyanskii, A. (2001). High-Tc superconducting materials for electric power applications. Nature, 414 (6861), 368–377. doi: https://doi.org/10.1038/35104654
  8. Keene, M. N., Goodyear, S. W., Satchell, J. S., Edwards, J. A., Chew, N. G., Humphreys, R. G. (1993). Thin film HTc SQUID construction and characterisation. IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 3 (1), 2430–2433. doi: https://doi.org/10.1109/77.233946
  9. An, D. Y., Yuan, J., Kinev, N., Li, M. Y., Huang, Y., Ji, M. et. al. (2013). Terahertz emission and detection both based on high-Tc superconductors: Towards an integrated receiver. Applied Physics Letters, 102 (9), 092601. doi: https://doi.org/10.1063/1.4794072
  10. Fyk, O., Kucher, D., Kucher, L., Gonchar, R., Antonetsʹ, V., Fyk, M., Besedin, Y. (2018). Analysis of the technology to manufacture a high-temperature microstrip superconductive device for the electromagnetic protection of receivers. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 5 (12 (95)), 38–47. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2018.144125
  11. Schulz, R. R., Chesca, B., Goetz, B., Schneider, C. W., Schmehl, A., Bielefeldt, H. et. al. (2000). Design and realization of an all d-wave dc π-superconducting quantum interference device. Applied Physics Letters, 76 (7), 912–914. doi: https://doi.org/10.1063/1.125627
  12. Devoret, M. H., Martinis, J. M. (2005). Implementing Qubits with Superconducting Integrated Circuits. Experimental Aspects of Quantum Computing, 163–203. doi: https://doi.org/10.1007/0-387-27732-3_12
  13. Jurbergs, D. C., Haupt, S. G., Lo, R.-K., Jones, C. T., Zhao, J., Mcdevitt, J. T. (1995). Electrochemical and optical devices based on molecule/high-Tc superconductor structures. Electrochimica Acta, 40 (10), 1319–1329. doi: https://doi.org/10.1016/0013-4686(95)00067-o
  14. Xiong, W., Kula, W., Sobolewski, R. (1994). Fabrication of High-T c Superconducting Electronic Devices Using the Laser-Writing Technique. Advances in Cryogenic Engineering Materials, 385–391. doi: https://doi.org/10.1007/978-1-4757-9053-5_50
  15. Palka, R. (2005). Modelling of high temperature superconductors and their practical applications. International Compumag Society Newsletter, 12 (3), 3–12. Available at: http://www.compumag.org/jsite/images/stories/newsletter/ICS-05-12-3-Palka.pdf
  16. Hull, J. R., Strasik, M. (2010). Concepts for using trapped-flux bulk high-temperature superconductor in motors and generators. Superconductor Science and Technology, 23 (12), 124005. doi: https://doi.org/10.1088/0953-2048/23/12/124005
  17. Eab, C.-H., Tang, I.-M. (1989). Upper limit for the Tc's of the “new” high Tc superconductors. Physics Letters A, 134 (4), 253–256. doi: https://doi.org/10.1016/0375-9601(89)90405-2
  18. Tret'yakov, Yu. D., Kazin, P. E. (1993). Novye problemy i resheniya v materialovedenii keramicheskikh sverkhprovodyaschikh kupratov. Neorganicheskie matererialy, 29 (12), 1571–1581.
  19. Chatterjee, S., Bhattacharya, S., Chaudhuri, B. K. (1998). Structural and transport properties of (Bi,Pb)4Sr3Ca3Cu4−mFemOx (m=0–0.06) glasses: Precursors for high Tc superconductors. The Journal of Chemical Physics, 108 (7), 2954–2961. doi: https://doi.org/10.1063/1.475682
  20. Aruchamy, A., Kim, S. J., Birnie, D. P., Uhlmann, D. R. (1993). Glass microstructure and initial crystallization of Pb0.32Bi1.68Sr1.75Ca2Cu3Ox. Journal of Non-Crystalline Solids, 160 (1-2), 60–67. doi: https://doi.org/10.1016/0022-3093(93)90284-5
  21. Coskun, A., Ozcelik, B., Kiymac, K. (2001). Physical Properties of Melt-Cast Annealed Bi1.6Pb0.4Sr2Ca3Cu4O12 Compound. Turkish Journal of Physics, 25, 473–479. Available at: https://journals.tubitak.gov.tr/cgi/viewcontent.cgi?article=1938&context=physics
  22. Gulamova, D. D., Bobokulov, S. K., Turdiev, Z. S., Bakhronov, K. N. (2018). High-Temperature Superconductors of the Bi1.7Pb0.3Sr2Ca(n– 1)CunOy (n = 2–20) Series Synthesized under the Influence of Concentrated Solar Energy. Applied Solar Energy, 54 (5), 358–360. doi: https://doi.org/10.3103/s0003701x18050067
  23. Gulamova, D. D., Uskenbaev, D. E., Fantozzi, G., Chigvinadze, J. G., Magradze, O. V. (2009). Phase composition and properties of superconducting ceramics based on Bi1.7Pb0.3Sr2Ca2Cu3O y precursors fabricated by melt quenching in a solar furnace. Technical Physics, 54 (6), 860–864. doi: https://doi.org/10.1134/s1063784209060140
  24. Gulamova, D. D., Uskenbaev, D. E. (2006). Effect of substrate composition and crystal structure on the BSCCO texture with the 2223 composition obtained under the action of solar radiation. Applied Solar Energy, 42 (4), 40–42.
  25. Uskenbayev, D. E., Nogay, A. S., Aynakulov, E. B. (2016). Properties of Bismuth-Based Superconductors Precursors obtained under the influence of the Radiant Flux. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 110, 012030. doi: https://doi.org/10.1088/1757-899x/110/1/012030
  26. Maeda, H., Chen, W. P., Inaba, T., Sato, M., Watanabe, K., Motokawa, M. (2001). Texture development in Bi-based superconductors grown in high magnetic fields and its effect on transformation of Bi(Pb)2212 to Bi(Pb)2223. Physica C: Superconductivity, 354 (1-4), 338–341. doi: https://doi.org/10.1016/s0921-4534(01)00050-8
  27. Murashov, V. A., Frolov, A. M., Lebedev, A. V. (1988). Kationnoe zameschenie v vismutovykh sverkhprovodyaschikh kupritakh. I Vsesoyuz. sovesch. po VTSP. Tez. dokl. Vol. 3. Kharkiv, 116–118.
  28. Abe, Y. (1997). Superconducting Glass-Ceramics in Bi-Sr-Ca-Cu-O. World Scientific. doi: https://doi.org/10.1142/3537

##submission.downloads##

Опубліковано

2022-08-27

Як цитувати

Uskenbaev, D., Zhetpisbayev, K., Nogai, A., Beissenov, R., Zhetpisbayeva, A., Baigisova, K., Salmenov, Y., Nogai, A., & Tursyntay, S. (2022). Синтез високотемпературної сверхпровідної кераміки в системі Bi(Pb)-Sr-Ca-Cu-O на основі аморфних прекурсорів . Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 4(12 (118), 29–37. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2022.262452

Номер

Том 4 № 12 (118) (2022): Матеріалознавство

Розділ

Матеріалознавство

Ліцензія

Авторське право (c) 2022 Daniyar Uskenbaev, Kairatbek Zhetpisbayev, Adolf Nogai, Renat Beissenov, Ainur Zhetpisbayeva, Kymbat Baigisova, Yerkebulan Salmenov, Artur Nogai, Serua Tursyntay

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.