Способ получения высокотемпературного висмутсодержащего сверхпроводника

 

Использование: в технологии получения высокотемпературных сверхпроводников. Сущность изобретения: нитраты висмута, кальция, стронция и меди смешивают с акриламидом, проводят спонтанную сополимеризацию при температуре 20 - 60°С. Полученный металлосодержащий сополимер выдерживают при температуре 845 - 855°С. Характеристики сверхпроводника: T_c = 110 K, объем диамагнитноэкранированной фазы 100%

Изобретение относится к способам получения высокотемпературных сверхпроводников (ВТСП), конкретно к способу получения висмутсодержащего ВТСП, и может найти применение в технологии получения ВТСП. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является способ получения ВТСП керамики, содержащей Вi (III), из водного раствора нитратов Bi (III), Ca (II) Sr (II) и Cu (II) в молярном соотношении 1:1:1: 2, который гомогенизирован добавкой концентрированной азотной кислоты [1]. После высушивания порошкообразную смесь нитратов прокаливали при 500^оС 2 ч на воздухе до получения порошка смеси оксидов. Оксидный порошок далее измельчали, прокаливали при 860^оС 10 ч на воздухе, повторно перетирали и прессовали в диски диаметром 25 мм. Полученные диски прокаливали на воздухе при 860-870^оС в течение 900 ч. Недостатком данного метода является чрезмерная длительность стадии термообработки, что значительно снижает производительность процесса и увеличивает энергозатраты. Целью изобретения является повышение производительности получения висмутсодержащего ВТСП. Это достигается тем, что нитраты исходных компонентов смешивают с акриламидом, спонтанно сополимеризуют при температуре 20-60^оС, проводят предварительную термообработку, полученный полуфабрикат измельчают, прессуют и подвергают основной термообработке при 845-855^оС в течение 55-65 ч. Известно, что ААм-комплексы нитратов некоторых металлов, в т.ч. Bi (III) и Са (II) способны к спонтанной полимеризации и сополимеризации в концентрированных водных растворах. Содержавшаяся при этом в системе вода удерживается в образующемся полимере. Кроме того, спонтанная сополимеризация возможна и в случае смеси ААм-комплексов нитратов Bi (III), Ca (II), Sr (II), Pb (II) и Сu (II). При этом найдено, что процесс полимеризации начинается немедленно после образования смеси комплексов, проводимого простым смешиванием ААм и кристаллогидратов нитратов металлов. Вода удерживается в образующемся сополимере. Экспериментально найдено, что нижний предел температуры (20^оС) определяется эффективностью сополимеризации и, следовательно, резким снижением производительности процесса. Верхний температурный предел (60^оС) определяется термической деградацией нитратных групп в ААм-комплексах. В качестве ААм-комплексов нитратов металлов взяты мономеры на основе Bi (III), Ca (II), SR (II), Pb (II) и Cu (II) с целью получения ВТСП состава Bi₂Ca₂Sr₂Pb_0,34Cu₃O₁₀. Экспериментально найдено, что обработку полученного металлосодержащего сополимера следует проводить в 3 этапа: 1 этап - выжигание органической фазы - 2...5 ч при 800^оС. 2 этап - размол получаемой смеси оксидов, прессование таблеток (диаметр 10 мм, h = 1...2 мм). 3 этап - основной синтез - термообработка в течение 60 ч на воздухе при 845-855^оС с последующим охлаждением по стандартной схеме. Получаемые при этом образцы ВТСП во всех без исключения случаях однофазны (фаза 2,2,2,3 с Т_с = 110 К). Объем диамагнитно экранированной фазы составляет 100%. П р и м е р. В ампулу вносят предварительно измельченные 1,37 г ААм, 0,500 г Bi(NO₃)₃ ˙ 5H₂O, 0,058 г Pb(NO₃)₂, 0,244 г Ca(NO₃)₂ ˙4H₂O, 0,216 г Sr(NO₃)₂, 0,374 г Cu(NO₃)₂ ˙ 3H₂O и перемешивают стеклянной палочкой для появления в системе воды, что свидетельствует об образовании ААм-комплексов нитратов металлов. Перемешивание продолжают до достижения прозрачного раствора. Полученный состав выдерживают при 20^оС в течение 48 ч. Получают 2,76 г металлосодержащего сополимера. Синтезированный сополимер выдерживают 2 ч при 800^оС в атмосфере воздуха, оставшуюся в результате выжигания органической фазы смесь оксидов металлов размельчают и прессуют в таблетки диаметром 10 мм и h = 1,5 мм. Таблетки подвергают основной термообработке при 850^оС в течение 60 ч. Получают однофазный ВТСП с Т_с = 110 К и объемом диамагнитно экранированной фазы 100%. Остальные примеры конкретного выполнения способа приведены в таблице. Технологические особенности предлагаемого способа по сравнению с базовым объектом, принятым за прототип, обеспечивают следующие преимущества: - увеличение производительности процесса получения однофазного ВТСП на основе Bi(III) c Т_с = 110 К в 8-10 раз, - ввиду сокращения времени термообработки в 6-8 раз уменьшаются энергозатраты на проведение процесса.

Формула изобретения

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОГО ВИСМУТСОДЕРЖАЩЕГО СВЕРХПРОВОДНИКА, включающий смешивание нитратов висмута, кальция, стронция и меди в заданном соотношении, предварительную термообработку, измельчение, прессование и основную термообработку, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности процесса при сохранении свойств материала, нитраты исходных компонентов смешивают с акриламидом, проводят спонтанную сополимеризацию получаемых комплексов при температуре 20 - 60^oС, а основную термообработку ведут при температуре 845 - 855^oС в течение 55 - 65 ч.

РИСУНКИ

Рисунок 1

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Номер и год публикации бюллетеня: 10-2002

Извещение опубликовано: 10.04.2002        

---