DK175209B1

DK175209B1 - Superledende materiale, dets fremstilling og anvendelse

Info

Publication number: DK175209B1
Application number: DK199100154A
Authority: DK
Inventors: Munirpallam Appado Subramanian
Original assignee: Du Pont
Priority date: 1988-08-10
Filing date: 1991-01-29
Publication date: 2004-07-12
Also published as: WO1990001461A1; NO910514D0; DE68909945D1; EP0428630B1; NO910514L; DK15491D0; EP0428630A1; JPH04500062A; DK15491A; AU632069B2; AU4349789A; DE68909945T2; NO303007B1; JP2768523B2; EP0428630A4

Description

i DK 175209 B1

Opfindelsens baggrund.

Opfindelsens område.

Den foreliggende opfindelse angår hidtil ukendte, Tl-Pb-Ca-Sr-Cu-O-materialer, som er superledende.

5 Referencer.

Bednorz og Muller, Z. Phys. B64, 189 (1986), beskriver en superledende fase i La-Ba-Cu-O-systeroet med en superledende overgangstemperatur på ca. 35*K. Denne beskrivelse

"I

er senere blevet bekræftet af en række forskere [se f.eks.

10 Rao and Ganguly, Current Science, 56, 4 7 (1987) , Chu et al., Science 235, 567 (1987), Chu et al., Phys. Rev. Lett.

58, 405 (1987), Cava et al., Phys. Rev. Lett. 58, 408 (1987), Bednorz et al., Europhys. Lett. 3, 379 (1987)]. Den superledende fase er blevet identificeret som materialet 15 La^„x(Ba,Sr,Ca)xCu04_y, som har tetragonal struktur af K2N1F4-typen, og hvor x typisk er ca. 0,15, og y angiver oxygenhuller.

Wu et al., Phys. Rev. Lett. 58, 908 (1987), beskriver en superledende fase i Y-Ba-Cu-O-systemet roed en superledende 20 overgangstemperatur på ca. 90*K. Cava et al., Phys. Rev.

Lett. 58, 1676 (1987), har identificeret denne superledende Y-Ba-Cu-O-fase til at være orthorhombisk, forkastet, oxygenmanglende perovskit YBa2Cu309_$, hvor δ er ca. 2,1, og viser pulverrøntgenstrålediffraktionsmønstret og gitterparametrene.

25 C. Michel et al., Z. Phys. B - Condensed Matter 68, 421 (1987), beskriver en ny familie af superlederoxider i

Bi-Sr-Cu-O-systemet med en sammensætning tæt på Bi2Sr2Cu207+i. En ren fase er blevet isoleret for sammensætningen Bi2Sr2Cu207+$. Røntgenstrålediffraktionsmønsteret 30 for dette materiale udviser en vis lighed med mønstret for perovskit, og elektrondiffraktionsmønstret viser perovskitun-dercellen med de orthorhombiske celleparametre på a = 5,32 Å (0,532 nm), b = 26,6 Å (2,66 nm) , og c = 48,8 λ (4,88 nm) . Materialet fremstillet ud fra ultrarene oxider har en super-35 ledende overgang med et midtpunkt på 22*K som bestemt ud fra målinger af specifik ledningsevne og modstanden nul

I DK 175209 B1 I

I 2 I

I under 14*K. Materialet fremstillet ud fra oxider af kommer- I

I ciel renhed har en superledende overgang med et midtpunkt I

I på 7 *K. I

I H. Maeda et al., Jpn. J. Appl. Phys. 27, L209 (1988), I

I 5 beskriver et superledende oxid i Bi-Sr-Ca-Cu-O-systemet med I

I en sammensætning nær ved BiSrCaCu20x og en superledende I

I overgangstemperatur på ca. 105*K. I

I I DK patentansøgning nr. 1881/90, med benævnelsen I

"superledende materiale, dets fremstilling og anvendelse", I

I 10 er der beskrevet superledende materialer med den nominelle I

I formel BiaSrj;>CacCu30x, hvor a er fra ca. 1 til ca. 2, b er I

I fra ca. 3/8 til ca. 4, c er fra ca. 3/16 til ca. 2, og x = I

I (l,5a + b + c + y), hvor y er fra ca. 2 til ca. 5, idet I

I dog b + c er fra ca. 3/2 til ca. 5, hvilke materialer har I

I 15 superledende overgangstemperaturer på ca. 70*K eller derover. I

I Der er deri også beskrevet en superledende metaloxidfase I

I med formlen Bi2Sr3_zCazCu20g+w, hvor z er fra ca. 0,1 til I

I ca. 0,9, fortrinsvis 0,4-0,8, og w er større end nul, men I

I mindre end ca. 1. M.A. Subramanian et al., Science 239, I

I 20 1015 (1988) har også beskrevet superlederen I

I Bi2Sr3«zCazCU20g+w. I

I Y. Yumada et al., Jpn. J. Appl. Phys. 27, L996 (1988), I

I beskriver erstatningen af Bi med Pb i rækken I

I Bi1_xPbxSrCaCu2Oy, hvor xerO, 0,1, 0,3, 0,5, 0,7, 0,9 og I

I 25 1,0. Tc vokser fra 75,5'K for x = 0, intet Pb til stede, I

I til et maksimum på 85,5‘K for x = 0,5. Tc falder for højere I

I Pb-indhold til 76 *K for x = 0,7. Der er ingen superlednings- I

I evne iagttaget for prøverne med x=0,9ogx=l. I

I M. Takano et al., Jpn. J. Appl. Phys. 27, L1041 I

I 30 (1988), beskriver, at delvis ombytning af Bi med Pb i Bi-Sr- I

I Ca-Cu-o-systemet resulterer i en stigning i volumenfraktionen I

I af fasen med høj Tc. Samudfældede oxalater indeholdende de I

I relevante ioner i forskellige mængdeforhold undergår termisk I

I sønderdeling under 773*K. Derefter opvarmes prøverne i pul- I

I 35 verform i luft til 1073"K i 12 timer og, efter at være til- I

I dannet til pellets, til 1118*K i forskellige tidsrum, som i I

3 DK 175209 B1 visse tilfælde udstrækker eig til mere end 240 timer. Et udgangsmateriale med Bi:Pb:Sr:Ca:Cu = 0,7:0,3:1:1:1:8 opvarmes til 1118*K i 244 timer. Fasen med hej Tc viser, at en superledningsevne sætter ind ved rundt regnet 115*K. Denne 5 fase danner pladeagtige krystaller, og analyse af disse krystaller viser, at kationmængdeforholdet er Bi:Pb:Sr:Ca:Cu = 67:5:100:85:180, således at der i materialet med høj Tc er væsentligt mindre Pb end i udgangsmaterialet.

M. Mizuno et al., Jpn. J. Appl. Phys. 27, L1225 10 (1988), beskriver også, at tilsætningen af Pb til

Bi-Sr-Ca-Cu-O-systemet resulterer i en stigning i volumenfraktionen af fasen med høj Tc og en sænkning af den optimale temperatur til opnåelse af denne fase til ca. 855*C.

E. V. Sampathkumaran et al., J. Phys. F: Met. Phys.

15 18, LI63 (1988), beskriver, at den delvise ombytning af Bi med K eller Pb i Bi4Ca3Sr3Cu404 resulterer i en forøgelse af&klOH fraktionen af den fase, som er superledende ved ca. 110*K.

Z. Z. Sheng et al., Nature 332, 55 (1988), beskriver superledningsevne i Tl-Ba-Cu-o-systemet i prøver, som har 20 de nominelle sammensætninger Tl2Ba2CU308+x og TlBaCu305f5+x.

Det er rapporteret, at superledningsevnen i begge prøver sætter ind med temperaturer over 90 *K, og at de har modstanden nul ved 81 *K. Prøverne er blevet fremstillet ved blanding og formaling af hensigtsmæssige mængder af BaCC>3 og CuO roed 25 en agatmorter og støder. Denne blanding opvarmes i luft ved 925*C i mere end 24 timer med flere mellemliggende formalinger til opnåelse af et ensartet, sort oxidpulver af BaCu--oxid, som blandes med en hensigtsmæssig mængde TI2O3, formales fuldstændigt og presses til en pellet med en diameter 30 på 7 mm og en tykkelse på 1-2 mm. Denne pellet anbringes derefter i en rørovn, som er blevet opvarmet til 880-910*C, og opvarmes i 2-5 minutter i strømmende oxygen. Så snart prøven er smeltet en smule, udtages den fra ovnen og afgyses i luft til stuetemperatur. Det ses ved visuel inspektion, 35 at TI2O3 er delvis blevet forflygtiget som sort røg, en del er blevet en lysegul væske, og en del har reageret med Ba-

I DK 175209 B1 I

I I

I -Cu-oxidet til dannelse af et sort, delvis smeltet, porøst I

I materiale. I

I Z. Z. Sheng et al.. Nature 332, 138 (1988), beskriver I

I superledningsevne i Tl-Ca-Ba-Cu-o-systemet i prøver, som I

I 5 har de nominelle sammensætninger Tl2Ca2BaCu309+x. I

I R. M. Hazen et al., Phys. Rev. Lett. 60, 1657 (1988), I

I beskriver to superledende faser i Tl-Ba-Ca-Cu-O-systemet,

I Tl2Ba2Ca2CU30io °9 Tl2Ba2CaCu208. I

I 10 Résumé af opfindelsen. I

I Den foreliggende opfindelse tilvejebringer hidtil I

I ukendte, superledende materialer, som er ejendommelige ved, I

I at de har den nominelle formel

I TlePbaCabSrcCudOx, I

I 15 hvor I

I a er fra ca. 1/10 til ca. 3/2, I

I b er fra ca. 1 til ca. 4, I

I c er fra ca. 1 til ca. 3, I

I d er fra ca. l til ca. 5, I

I 20 e er fra ca. 3/10 til ca. 1, og I

I x=(a+b+c+d+e+y), hvor I

I y er fra ca. 1/2 til ca. 3. I

I Fortrinsvis er summen af a + e ca. 1, b er ca. 2, c

I er ca. 2, d er fra ca. 3 til ca. 4, og y er fra ca. 1/2 til I

I 25 ca. 2. For disse materialer sætter superledningsevnen ind I

I ved mindst 70*K. I

I Den foreliggende opfindelse omfatter hidtil ukendte, I

I superledende materialer, som har den nominelle formel I

I TlPbaCabSrcCudOx, I

I 30 hvor

I a er fra ca. 1/2 til ca. 3/2, I

I b er fra ca. 1 til ca. 4, I

I c er fra ca. 1 til ca. 3, I

I d er fra ca. 1 til ca. 5, og I

I 35 x=(a+b+c+d+y), hvor I

I y er fra ca. 1/2 til ca. 3. I

5 DK 175209 B1

Fortrinsvis er a ca. l, b er fra ca. 1 til ca. 2, c er ca. 1, d er fra ca. 3 til ca. 4, og y er fra ca. 1/2 til ca. 2. For disse materialer sætter superledningsevnen ind ved mindst 70 *K.

5 Disse superledende materialer fremstilles ved opvarm ning af en blanding af Ti-, Pb-, Ca-, Sr- og Cu-oxiderne, idet de relative mængder udvælges således, at atomforholdet Tl:Pb:Ca:Sr:Cu er e:a:b:c:d, ved en temperatur fra ca. 850*C til ca. 940*C, fortrinsvis fra ca. 860*C til ca. 925*C, i 10 fra ca. 3 til ca. 12 timer i en afgrænset atmosfære, f.eks. i et forseglet rer fremstillet af et ikke-reagerende metal, såsom guld, som forhindrer alle reaktanterne, herunder metallerne og oxygen, i at undslippe.

15 Kortfattet beskrivelse af tegningen.

Fig. 1 viser en afbildning af den flux, som udelukkes af et materiale ifølge opfindelsen som en funtktion af temperaturen . 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

Detaljeret beskrivelse af opfindelsen.

2

De superledende materialer ifølge opfindelsen frem 3 stilles ved følgende metode. Der udvælges mængder af oxidre 4 aktanterne T1203, Pb02, Ca02, Sr02 og CuO med et atomforhold 5 TI:Pb:Ca:Sr:Cu på e:a:b:c:d, hvor 6 a er fra ca. 1/10 til ca. 3/2, 7 b er fra ca. 1 til ca. 4, 8 c er fra ca. 1 til ca. 3, 9 d er fra ca. 1 til ca. 5, og 10 e er fra ca. 3/10 til ca. 1, 11 og de blandes, f.eks. ved at de formales sammen i en morter.

12

Det blandede pulver kan derefter opvarmes direkte, eller det 13 kan først tildannes til en pellet eller et andet, formgivet 14 emne og derefter opvarmes. Det superledende materiale ifølge 15 opfindelsen produceres kun, når den atmosfære, hvori reak- 16 tanterne opvarmes, kontrolleres omhyggeligt. En metode til opnåelse af denne kontrollerede atmosfære er at anbringe

I DK 175209 B1 I

i 6 I

I reaktanterne i et rør fremstillet af et ikke-reagerende I

I metal, såsom guld, hvorefter røret forsegles ved svejsning. I

I Det forseglede rør anbringes derefter i en ovn og opvarmes

I til fra ca. 850*C til ca. 940*C i fra ca. 3 til ca. 12 timer. I

I 5 Kraftforsyningen til ovnen afbrydes derefter, og røret afkø- I

I les i ovnen til stuetemperatur, ca. 20*C, og udtages derefter I

I fra ovnen. Derpå åbnes røret, og det sorte produkt udvindes. I

I Materialer fremstillet på denne måde udviser en superled- I

I ningsevnen, som sætter ind ved over 70*K. I

I 10 To superledende faser er blevet identificeret i disse I

I superledende materialer. Den ene fase, "12 Ångstrom-fasen", I

I har en superledningsevne, som sætter ind ved ca. 85*K, og I

I gitterparametre på a - 0,380 nm og c = 1,21 nm, som bestemt I

I ud fra røntgenstrålepulverdiffraktionsresultater indekseret I

I 15 på en tetragonal celle, og den anden fase, ”15 Angstrom- I

I -fasen", har en superledningsevne, som sætter ind ved ca. I

I 120*K, og gitterparametre på a = 0,380 nm og c = 1,52 nm, I

I som bestemt ud fra røntgenstrålepulverdiffraktionsresultater I

I indekseret på en tetragonal celle. I

I 20 Superledningsevnen kan bekræftes ved iagttagelse af I

I udelukkelsen af den magnetiske flux, dvs. Meissner-effekten. I

I Denne effekt kan måles ved den metode, som er beskrevet i

I en artikel af E. Polturak og B. Fisher in Physical Review B, I

I 36, 5586 (1987). I

I 25 De superledende materialer ifølge opfindelsen kan I

I anvendes til at lede strøm ekstremt effektivt eller til I

I tilvejebringelse af et magnetisk felt til magnetisk billed- I

I dannelse til medicinske formål. Ved afkøling af materialet I

I i form af en tråd eller stang til en temperatur under den H

I 30 superledende overgangstemperatur (Tc) ved at udsætte materi- I

I alet for flydende nitrogen, hvis Tc er over 77*K, eller for I

I flydende helium, hvis Tc er under 77*K, på en måde, som er I

I velkendt af fagfolk på området, og ved at initiere en strøm- I

I ning af elektrisk strøm kan man derfor opnå en sådan strøm- I

I 35 ning uden nogen elektriske modstandstab. Til tilvejebringelse I

I af eksceptionelt høje magnetiske felter med minimale krafttab I

7 DK 175209 B1 kan den ovenfor omtalte tråd snos til dannelse af en spiral, som vil blive udsat for flydende helium eller flydende nitrogen afhængigt af Tc, før nogen strøm frembringes i spiralen. Sådanne felter kan anvendes til at løfte genstande så store 5 som jernbanevogne. Disse superledende materialer kan også anvendes i Josephson-apparaturer, såsom SQUIDS (superledende kvantuminterferensapparaturer), og i instrumenter, som er baseret på Josephson-effekten, såsom højhastighedprøvekreds-løb og spændingsstandarder.

10

Eksempler ifølge opfindelsen.

Eksempel 1.

2,2837 g T1203, 2,3919 g Pb02, 0,7208 g Ca02, 1,1962 g Sr02 og 0,7954 g CuO, svarende til et atomforhold 15 TI:Pb:Ca:Sr:Cu på 1:1:1:1:1, formales sammen i en agatmorter i ca. 30 minutter. Pellets med en diameter på 10 mm og en tykkelse på ca. 3 r~ presses ud fra dette blandede pulver.

To pellets anbringes i et guldrør (diameter 9,5 mm, længde 10 cm) , og røret forsegles ved sammensvejsning af begge 20 ender. Røret anbringes i en ovn og opvarmes med en hastighed på 5*C pr. minut til 875*C og holdes derefter ved 875*C i 6 timer. Kraftforsyningen til ovnen afbrydes derefter, og røret får lov at køle af til stuetemperatur i ovnen. Derefter udtages røret fra ovnen og skæres op. Det sorte produkt 25 udvindes.

Målinger af Meissner-effekt viser, at superledningsevnen sætter ind ved ca. 75*K.

Eksempel 2 30 To andre pellets af det blandede pulver fra eksempel 1 behandles som beskrevet i eksempel 1, bortset fra at den temperatur, hvortil de opvarmes, og ved hvilken de holdes, er 925"C.

Meissner-effekten viser, at superledningsevnen sætter 35 ind ved ca. 70*K.

I DK 175209 B1 I

I I

Eksempel 3 I

I 2,2837 g T1203, 2,3919 g Pb02, 1,1416 g Ca02, 1,1962 I

I g Sr02 og 2,3862 g CuO, svarende til et atomforhold I

I TI:Pb:Ca:Sr:Cu på 1:1:2:1:3, formales sammen i en agatmorter I

I 5 i ca. 30 minutter. Pellets med en diameter på 10 mm og en I

I tykkelse på ca. 3 mm presses ud fra dette blandede pulver. I

I To pellets anbringes i et guldrer (diameter 9,5 mm, længde I

I 10 cm), og røret forsegles ved sammensvejsning af begge I

I ender. Røret anbringes i en ovn og opvarmes med en hastighed I

I 10 på 5*C pr. minut til 875*C og holdes derefter ved 875*C i 6 I

I timer. Kraftforsyningen til ovnen afbrydes derefter, og I

I røret får lov at køle af til stuetemperatur i ovnen. Derefter I

I udtages røret fra ovnen og skæres op. Det sorte produkt I

I udvindes. I

I 15 Målinger af Meissner-effekt viser, at superledningsev- I

I nen sætter ind ved ca. 80’K. I

I Eksempel 4 I

To andre pellets af det blandede pulver fra eksempel I

I 20 3 behandles som beskrevet i eksempel 3, bortset fra at den I

I temperatur, hvortil de opvarmes, og ved hvilken de holdes, I

I er 925*C. I

I Målinger af Meissner-effekten er blevet gennemført, I

I og resultaterne er vist i fig. 1, hvor udelukkelsen af flux I

I 25 er afbildet som en funktion af temperaturen. Afbildningen I

I viser, at superledningsevnen sætter ind ved ca. 110*K. I

Røntgenstrålepulverdiffraktionen af produktet viser, I

I at den dominerende fase er 15 Angstrom-fasen. I

I 30 Eksempel 5 I

I 2,2837 g T1203, 2,3919 g Pb02, 0,7208 g Ca02, 1,1962 I

I g Sr02 og 2,3862 g CuO, svarende til et atomforhold I

I Tl:Pb:Ca:Sr:Cu på 1:1:1:1:3, formales sammen i en agatmorter I

I i ca. 30 minutter. Pellets med en diameter på 10 mm og en I

I 35 tykkelse på ca. 3 mm presses ud fra dette blandede pulver. I

I To pellets anbringes i et guldrør (diameter 9,5 mm, længde I

9 DK 175209 B1 10 cm), og røret forsegles ved sammensvejsning af begge ender. Røret anbringes i en ovn og opvarmes med en hastighed på 5*C pr. minut til 875*C og holdes derefter ved 875*C i 6 timer. Kraftforsyningen til ovnen afbrydes derefter, og 5 røret får lov at køle af til stuetemperatur i ovnen. Derefter udtages røret fra ovnen og skæres op. Det sorte produkt udvindes.

Målinger af Meissner-effekt viser, at superledningsevnen sætter ind ved ca. 85*K.

10 Røntgenstrålepulverdiffraktionen af produktet viser, at den dominerende fase er 12 Ångstrom-fasen.

Eksempel 6

To andre pellets af det blandede pulver fra eksempel 15 5 behandles som beskrevet i eksempel 5, bortset fra at den temperatur, hvortil de opvarmes, og ved hvilken de holdes, er 925‘C.

Målinger af Meissner-effekten viser, at superledningsevnen sætter ind ved ca. 120*K.

20 Røntgenstrålepulverdiffraktionen af produktet viser, at den dominerende fase er 15 Ångstrom-fasen.

Eksempel 7 2,2837 g T1203, 2,3919 g Pb02, 0,7208 g Ca02, 1,1962 25 g Sr02 og 1,5908 g CuO, svarende til et atomforhold

Tl:Pb:Ca:Sr:Cu på 1:1:1:1:2, formales sammen i en agatmorter i ca. 30 minutter. Pellets med en diameter på 10 mm og en tykkelse på ca. 3 mm presses ud fra dette blandede pulver.

To pellets anbringes i et guldrør (diameter 9,5 mm, længde 30 10 cm) , og røret forsegles ved sammensvejsning af begge ender. Røret anbringes i en ovn og opvarmes med en hastighed på 5 * C pr. minut til 8754C og holdes derefter ved 875*C i 6 timer. Kraftforsyningen til ovnen afbrydes derefter, og røret får lov at køle af til stuetemperatur i ovnen. Derefter 35 udtages røret fra ovnen og skæres op. Det sorte produkt udvindes.

—

I DK 175209 B1 I

I 10 I

Målinger af Meissner-effekt viser, at superledningsev- I

nen setter ind ved ca. 80*K. I

H Røntgenstrålepulverdiffraktionen af produktet viser, I

I at den dominerende fase er 12 Angst rom-fasen. I

I 5 I

Eksempel 8 I

I To andre pellets af det blandede pulver fra eksempel I

I 7 behandles som beskrevet i eksempel 7, bortset fra at den I

temperatur, hvortil de opvarmes, og ved hvilken de holdes, I

I 10 er 925'C. I

I Målinger af Meissner-effekten viser, at superled- I

I ningsevnen sætter ind ved ca. 85*K. I

I Røntgenstrålepulverdiffraktionen af produktet viser, I

I at den dominerende fase er 12 Angstrom-fasen. I

I 15 I

I Eksempel 9 I

I 2,2837 g T1203, 2,3919 g Pb02, 0,7208 g Ca02, 2,3924 I

I g Sr02 og 2,3862 g CuO, svarende til et atomforhold I

I TI:Pb:Ca:Sr:Cu på 1:1:1:2:3, formales sammen i en agatmorter I

I 20 i ca. 30 minutter. Pellets med en diameter på 10 mm og en I

I tykkelse på ca. 3 mm presses ud fra dette blandede pulver. I

To pellets anbringes i et guldrør (diameter 9,5 mm, længde I

10 cm), og røret forsegles ved sammensvejsning af begge I

I ender. Røret anbringes i en ovn og opvarmes med en hastighed I

I 25 på 5'C pr. minut til 860*C og holdes derefter ved 860’C i 6 I

timer. Kraftforsyningen til ovnen afbrydes derefter, og I

I røret får lov at køle af til stuetemperatur i ovnen. Derefter I

I udtages røret fra ovnen og skæres op. Det sorte produkt I

udvindes. I

30 Målinger af Meissner-effekt viser, at superledningsev- I

nen sætter ind ved ca. 80*K. I

I Røntgenstrålepulverdiffraktionen af produktet viser, I

I at den dominerende fase er 12 Angstrom-fasen. I

I 35 Eksempel 10 I

I To andre pellets af det blandede pulver fra eksempel I

11 DK 175209 B1 9 behandles son beskrevet i eksempel 9, bortset fra at den temperatur, hvortil de opvarmes, og ved hvilken de holdes, er 890*C.

Målinger af Meissner-effekten viser, at superled-5 ningsevnen sætter ind ved ca. 80*K.

Røntgenstrålepulverdiffraktionen af produktet viser, at den dominerende fase er 12 Angstrom-fasen.

Eksempel 11 10 0,6851 g T1203, 1,6743 g Pb02, 1,4416 g Ca02, 2,3924 g Sr02 og 2,3862 g CuO, svarende til et atomforhold Tl:Pb:Ca:Sr:Cu på 3/10:7/10:2:2:3, formales sammen i en agatmorter i ca. 30 minutter. Pellets med en diameter på 10 mm og en tykkelse på ca. 3 mm presses ud fra dette blandede 15 pulver. To pellets anbringes i et guldrør (diameter 9,5 mm, længde 10 cm), og røret forsegles ved sammensvejsning af begge ender. Røret anbringes i en ovn og opvarmes mel en hastighed på 5*C pr. minut til 900*C og holdes derefter ved 900*C i 6 timer. Kraftforsyningen til ovnen afbrydes deref-20 ter, og røret får lov at køle af til stuetemperatur i ovnen.

Derefter udtages røret fra ovnen og skæres op. Det sorte produkt udvindes.

Målinger af Meissner-effekt viser, at superledningsevnen sætter ind ved ca. 120’K.

25 Produktets røntgenstrålepulverdiffraktion er praktisk taget den samme som den, som er vist i eksempel 12.

Eksempel 12 1,1419 g T1203, 1,1960 g Pb02, 1,4416 g Ca02, 2,3924 30 g Sr02 og 2,3862 g CuO, svarende til et atomforhold

Tl:Pb:Ca:Sr:Cu på 1/2:1/2:2:2:3 sammen i en agatmorter i ca.

30 minutter. Pellets med en diameter på 10 mm og en tykkelse på ca. 3 mm presses ud fra dette blandede pulver. To pellets anbringes i et guldrør (diameter 9,5 mm, længde 10 cm), og 35 røret forsegles ved sammensvejsning af begge ender. Røret anbringes i en ovn og opvarmes med en hastighed på 5'C pr.

- " — —I. I ———

I DK 175209 B1 I

I 12 I

I minut til 900*C og holdes derefter ved 900*C i 6 timer. I

I Kraftforsyningen til ovnen afbrydes derefter, og røret får I

lov at køle af til stuetemperatur i ovnen. Derefter udtages I

I røret fra ovnen og skæres op. Det sorte produkt udvindes. I

I 5 Målinger af Meissner-effekt viser, at superledningsev- I

nen sætter ind ved ca. 120*K. I

d-Afstandene, de relative intensiteter og indekser I

I for de iagttagne reflektioner i røntgenstrålepulverdiffrak- I

I tionsmønstret af produktet, som er praktisk taget enkeltfa- I

I 10 set, er vist i tabel I. Dette er det karakteristiske mønster I

I for 15 Angstrom-fasen. I

13 DK 175209 B1

Tabel I

ri-Afstand, nm Intensitet hKl 1,530 s 001 0,760 m 002 5 0,5097 m 003 0,3811 ffi 004 100 0,3704 W 101 0,3400 m 102 10 0,3049 m 103 0,2698 VS 104 110 2,652 w 111 2,541 m 006 15 2,178 W 007 2,022 w 115 1,907 m 200 1,852 W 116 1,707 w 108 20 1,694 m 117 1,618 V 213 1,558 m 218 w - svag 25 m - medium s - stærk I DK 175209 B1

Eksempel 13 I

I 1,5986 g T1203, 0,6696 g Pb02, 1,4416 g Ca02, 2,3924

I g Sr02 og 2,3862 g CuO, svarende til et atomforhold I

I Tl:Pb:Ca:Sr:Cu på 7/10:3/10:2:2:3, formales sammen i en agat- I

5 morter i ca. 30 minutter. Pellets med en diameter på 10 mm I

og en tykkelse på ca. 3 mm presses ud fra dette blandede I

pulver. To pellets anbringes i et guldrør (diameter 9,5 mm, I

længde 10 cm), og røret forsegles ved sammensvejsning af I

begge ender. Røret anbringes i en ovn og opvarmes med en I

10 hastighed på 5*C pr. minut til 900"C og holdes derefter ved I

900*C i 6 timer. Kraftforsyningen til ovnen afbrydes deref- I

ter, og røret får lov at køle af til stuetemperatur i ovnen. I

Derefter udtages røret fra ovnen og skæres op. Det sorte I

produkt udvindes. I

I 15 Målinger af Meissner-effekt viser, at superledningsev- I

nen sætter ind ved ca. 110*K. I

I Røntgenstrålepulverdiffraktionen af produktet viser, I

at den dominerende fase er 12 Ångstrom-fasen. I

20 Eksempel 14 I

2,0553 g T1203, 0,2392 g Pb02, 1,4416 g Ca02, 2,3924 I

I g Sr02 og 2,3862 g CuO, svarende til et atomforhold I

I TI:Pb:Ca:Sr:Cu på 9/10:1/10:2:2:3, formales sammen i en agat- I

morter i ca. 30 minutter. Pellets med en diameter på 10 mm I

25 og en tykkelse på-ca. 3 mm presses ud fra dette blandede I

pulver. To pellets anbringes i et guldrør (diameter 9,5 mm, I

I længde 10 cm), og røret forsegles ved sammensvejsning af I

I begge ender. Røret anbringes i en ovn og opvarmes med en I

I hastighed på 5*C pr. minut til 900°C og holdes derefter ved I

I 30 900*C i 6 timer. Kraftforsyningen til ovnen afbrydes deref- I

I ter, og røret får lov at køle af til stuetemperatur i ovnen. I

I Derefter udtages røret fra ovnen og skæres op. Det sorte I

I produkt udvindes. I

I Målinger af Meissner-effekten viser, at svag superled- I

35 ningsevne sætter ind ved ca. 85*K. I

I Røntgenstrålepulverdiffraktion af produktet viser I

15 DK 175209 B1 tilstedeværelsen af en mindre mængde af 12 Angstrom-fasen. Eksempel 15 2,2838 g Τ1203, 1,1960 g Pb02, 1,1412 g Ca02, 2,3924 5 g Sr02 og 2,3862 g CuO, svarende til et atomforhold

Tl:Pb:Ca:Sr:Cu på 1:1/2:3/2:2:3, formales sammen i en agat-morter i ca. 30 minutter. Pellets med en diameter på 10 mm og en tykkelse på ca. 3 mm presses ud fra dette blandede pulver. To pellets anbringes i et guldrør (diameter 9,5 mm, 10 længde 10 cm), og røret forsegles ved sammensvejsning af begge ender. Røret anbringes i en ovn og opvarmes med en hastighed på 5*C pr. minut til 900*C og holdes derefter ved 900*C i 6 timer. Kraftforsyningen til ovnen afbrydes derefter, og røret får lov at køle af til stuetemperatur i ovnen.

15 Derefter udtages røret fra ovnen og skæres op. Det sorte produkt udvindes.

Målinger af Meissner-effekten viser to superledningsevneovergange, en ved ca. 116DK og en ved ca. 80*K.

Røntgenstrålepulverdiffraktionsmønstret af produktet 20 viser tilstedeværelsen af både 12 og 15 Ångstrom-faserne.

Claims

1. Superledende materiale, kendetegnet I I ved, at det har den nominelle formel I I TlePbaCabSrcCudOx, I I 5 hvor I I a er fra ca. l/io til ca. 3/2, I I b er fra ca. l til ca. 4, I c er fra ca. l til ca. 3, I I d er fra ca. 1 til ca. 5, I I 10 e er fra ca. 3/10 til ca. 1, og I I x=(a+b+c+d+e+y), hvor I I y er fra ca. 1/2 til ca. 3, I I hvilket materiale har en superledende overgangstemperatur I I på mindst 70°K. I I 15 2. Superledende materiale ifølge krav 1, k e n d e- I I tegnet ved, at a er ca. 1/2, b er ca.

2, c er ca. 2, I I d er fra ca. 3 til ca. 4, e er ca. 1/2, og y er fra ca. 1/2 I I til ca. 2. I

3. Superledende materiale ifølge krav 1, k e n d e- I I 20 tegnet ved, at a er ca. 7/10, b og c er hver især lig I I med 2, d er ca. 3, e er ca. 3/10, og y er fra ca. 1/2 til I I ca. 2. I

4. Fremgangsmåde til fremstilling af superledende I I materialer, k ende tegn e t ved, at den i det væsent- I I 25 lige består i, at støkiometriske mængder af oxider af TI, I I Pb, Ca, Sr og Cu blandes til tilvejebringelse af sammensæt- I I ningen ifølge krav 1, blandingen opvarmes i en afgrænset I I atmosfære til en temperatur fra ca. 850*C til ca. 940*c, I temperaturen opretholdes i fra ca. 3 til ca. 12 timer til I I 30 dannelse af materialet, og materialet afkøles. I

5. Fremgangsmåde ifølge krav 4,kendete g- I I net ved, at de støkiometriske mængder af oxiderne eller I I oxidforstadierne udvælges til tilvejebringelse af sammensæt- I I ningen ifølge krav 2. I I 35

6. Fremgangsmåde til ledning af en elektrisk strøm i I I et ledermateriale uden elektriske modstandstab, kende- I 17 DK 175209 B1 tegnet ved, at den omfatter trinnene, at et ledermateriale sammensat af et materiale ifølge krav 1 afkøles til en temperatur under Tc for dette materiale, og 5 der initieres en strømning af elektrisk strøm inden i dette ledermateriale, medens materialet holdes under den nævnte temperatur.

7. Apparatur med forbedret Josephson-effekt, kendetegnet ved, at de superledende materialer udgøres 10 af materialet ifølge krav 1. —-- ----