NO304807B1 - Supraledning i systemer med kvadratisk-planare forbindelser - Google Patents
Supraledning i systemer med kvadratisk-planare forbindelser Download PDFInfo
- Publication number
- NO304807B1 NO304807B1 NO884019A NO884019A NO304807B1 NO 304807 B1 NO304807 B1 NO 304807B1 NO 884019 A NO884019 A NO 884019A NO 884019 A NO884019 A NO 884019A NO 304807 B1 NO304807 B1 NO 304807B1
- Authority
- NO
- Norway
- Prior art keywords
- superconducting
- temperature
- oxide complex
- barium
- combination
- Prior art date
Links
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 149
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 49
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 34
- DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N barium atom Chemical compound [Ba] DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 33
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims abstract description 33
- 229910052788 barium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 32
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims abstract description 28
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 27
- 229910052746 lanthanum Inorganic materials 0.000 claims abstract description 23
- FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N lanthanum atom Chemical compound [La] FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 22
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 21
- VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N yttrium atom Chemical compound [Y] VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 20
- 229910052765 Lutetium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 16
- OHSVLFRHMCKCQY-UHFFFAOYSA-N lutetium atom Chemical compound [Lu] OHSVLFRHMCKCQY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 14
- 229910052712 strontium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 14
- CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N strontium atom Chemical compound [Sr] CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 14
- 229910052693 Europium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 13
- 229910052688 Gadolinium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 13
- 229910052691 Erbium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 12
- 229910052779 Neodymium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 12
- 229910052772 Samarium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 12
- OGPBJKLSAFTDLK-UHFFFAOYSA-N europium atom Chemical compound [Eu] OGPBJKLSAFTDLK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- UIWYJDYFSGRHKR-UHFFFAOYSA-N gadolinium atom Chemical compound [Gd] UIWYJDYFSGRHKR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 239000011575 calcium Substances 0.000 claims abstract description 9
- UYAHIZSMUZPPFV-UHFFFAOYSA-N erbium Chemical compound [Er] UYAHIZSMUZPPFV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- QEFYFXOXNSNQGX-UHFFFAOYSA-N neodymium atom Chemical compound [Nd] QEFYFXOXNSNQGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- KZUNJOHGWZRPMI-UHFFFAOYSA-N samarium atom Chemical compound [Sm] KZUNJOHGWZRPMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 239000010955 niobium Substances 0.000 claims abstract description 8
- 229910052706 scandium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- SIXSYDAISGFNSX-UHFFFAOYSA-N scandium atom Chemical compound [Sc] SIXSYDAISGFNSX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 claims abstract description 7
- QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N mercury Chemical compound [Hg] QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- 229910052753 mercury Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 229910052684 Cerium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 229910052692 Dysprosium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 229910052689 Holmium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 229910052777 Praseodymium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 229910052771 Terbium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 229910052775 Thulium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 229910052769 Ytterbium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims abstract description 6
- KBQHZAAAGSGFKK-UHFFFAOYSA-N dysprosium atom Chemical compound [Dy] KBQHZAAAGSGFKK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- KJZYNXUDTRRSPN-UHFFFAOYSA-N holmium atom Chemical compound [Ho] KJZYNXUDTRRSPN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium atom Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- PUDIUYLPXJFUGB-UHFFFAOYSA-N praseodymium atom Chemical compound [Pr] PUDIUYLPXJFUGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- GZCRRIHWUXGPOV-UHFFFAOYSA-N terbium atom Chemical compound [Tb] GZCRRIHWUXGPOV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 claims abstract description 6
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- NAWDYIZEMPQZHO-UHFFFAOYSA-N ytterbium Chemical compound [Yb] NAWDYIZEMPQZHO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 229910052797 bismuth Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N bismuth atom Chemical compound [Bi] JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 5
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 4
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims abstract description 4
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract 4
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 claims abstract 4
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 24
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 24
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 24
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 claims description 18
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 15
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 13
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 claims description 9
- 230000005292 diamagnetic effect Effects 0.000 claims description 8
- 229910002561 K2NiF4 Inorganic materials 0.000 claims description 7
- ZMIGMASIKSOYAM-UHFFFAOYSA-N cerium Chemical compound [Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce] ZMIGMASIKSOYAM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- GPPXJZIENCGNKB-UHFFFAOYSA-N vanadium Chemical compound [V]#[V] GPPXJZIENCGNKB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 4
- 239000012071 phase Substances 0.000 claims 6
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims 3
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 claims 1
- 238000003746 solid phase reaction Methods 0.000 abstract description 12
- 238000010671 solid-state reaction Methods 0.000 abstract description 12
- 230000007704 transition Effects 0.000 abstract description 8
- 238000000975 co-precipitation Methods 0.000 abstract description 4
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 abstract description 3
- GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N cerium Chemical compound [Ce] GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N vanadium atom Chemical compound [V] LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 52
- 239000008188 pellet Substances 0.000 description 38
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 33
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 27
- 230000005291 magnetic effect Effects 0.000 description 22
- QPLDLSVMHZLSFG-UHFFFAOYSA-N Copper oxide Chemical compound [Cu]=O QPLDLSVMHZLSFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 20
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 19
- 229910002480 Cu-O Inorganic materials 0.000 description 13
- 229910021193 La 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 11
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 10
- 125000004429 atom Chemical group 0.000 description 9
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 9
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 8
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 8
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 7
- 239000004570 mortar (masonry) Substances 0.000 description 7
- 150000001342 alkaline earth metals Chemical class 0.000 description 6
- RKTYLMNFRDHKIL-UHFFFAOYSA-N copper;5,10,15,20-tetraphenylporphyrin-22,24-diide Chemical compound [Cu+2].C1=CC(C(=C2C=CC([N-]2)=C(C=2C=CC=CC=2)C=2C=CC(N=2)=C(C=2C=CC=CC=2)C2=CC=C3[N-]2)C=2C=CC=CC=2)=NC1=C3C1=CC=CC=C1 RKTYLMNFRDHKIL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 6
- 229910052784 alkaline earth metal Inorganic materials 0.000 description 5
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 5
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 230000000875 corresponding effect Effects 0.000 description 5
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 5
- 239000010408 film Substances 0.000 description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 5
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 5
- 230000008569 process Effects 0.000 description 5
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 5
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- CNEWPRQQHICZBP-UHFFFAOYSA-N [O].[Cu].[Ba].[La] Chemical compound [O].[Cu].[Ba].[La] CNEWPRQQHICZBP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000006870 function Effects 0.000 description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 4
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 4
- 239000011812 mixed powder Substances 0.000 description 4
- 238000005453 pelletization Methods 0.000 description 4
- 238000000634 powder X-ray diffraction Methods 0.000 description 4
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 4
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 4
- 239000005751 Copper oxide Substances 0.000 description 3
- 229910000750 Niobium-germanium Inorganic materials 0.000 description 3
- MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N Oxalic acid Chemical compound OC(=O)C(O)=O MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910009203 Y-Ba-Cu-O Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000005056 compaction Methods 0.000 description 3
- 229910000431 copper oxide Inorganic materials 0.000 description 3
- 229960004643 cupric oxide Drugs 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 239000000047 product Substances 0.000 description 3
- 238000011160 research Methods 0.000 description 3
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- 229910000809 Alumel Inorganic materials 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- DOFNLZKUGHVIMH-UQWKGHMASA-N [(8r,9s,13s,14s,17s)-17-[(1e)-cycloocten-1-yl]oxy-13-methyl-6,7,8,9,11,12,14,15,16,17-decahydrocyclopenta[a]phenanthren-3-yl] benzoate Chemical compound C([C@@H]1[C@@H](C2=CC=3)CC[C@]4([C@H]1CC[C@@H]4O\C=1CCCCCC/C=1)C)CC2=CC=3OC(=O)C1=CC=CC=C1 DOFNLZKUGHVIMH-UQWKGHMASA-N 0.000 description 2
- AYJRCSIUFZENHW-UHFFFAOYSA-L barium carbonate Chemical compound [Ba+2].[O-]C([O-])=O AYJRCSIUFZENHW-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- QVQLCTNNEUAWMS-UHFFFAOYSA-N barium oxide Chemical compound [Ba]=O QVQLCTNNEUAWMS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 229910001179 chromel Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 2
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 2
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 2
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 2
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 2
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 2
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 2
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 2
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 2
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 2
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- SIWVEOZUMHYXCS-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoyttriooxy)yttrium Chemical compound O=[Y]O[Y]=O SIWVEOZUMHYXCS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 2
- 229910021521 yttrium barium copper oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052845 zircon Inorganic materials 0.000 description 2
- GFQYVLUOOAAOGM-UHFFFAOYSA-N zirconium(iv) silicate Chemical compound [Zr+4].[O-][Si]([O-])([O-])[O-] GFQYVLUOOAAOGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910018459 Al—Ge Inorganic materials 0.000 description 1
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910002651 NO3 Inorganic materials 0.000 description 1
- NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N Nitrate Chemical compound [O-][N+]([O-])=O NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- MGYPLPRYNYINRY-UHFFFAOYSA-N [Cu]=O.[Sr].[La] Chemical compound [Cu]=O.[Sr].[La] MGYPLPRYNYINRY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WCYXDPQRKFQCSQ-UHFFFAOYSA-N [Nd].[Sm] Chemical compound [Nd].[Sm] WCYXDPQRKFQCSQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 239000012300 argon atmosphere Substances 0.000 description 1
- 238000000429 assembly Methods 0.000 description 1
- 230000000712 assembly Effects 0.000 description 1
- CSSYLTMKCUORDA-UHFFFAOYSA-N barium(2+);oxygen(2-) Chemical class [O-2].[Ba+2] CSSYLTMKCUORDA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 1
- 238000005253 cladding Methods 0.000 description 1
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000005493 condensed matter Effects 0.000 description 1
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 1
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 1
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 1
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 1
- MRELNEQAGSRDBK-UHFFFAOYSA-N lanthanum oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[La+3].[La+3] MRELNEQAGSRDBK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000005426 magnetic field effect Effects 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 229910000657 niobium-tin Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 235000006408 oxalic acid Nutrition 0.000 description 1
- KTUFCUMIWABKDW-UHFFFAOYSA-N oxo(oxolanthaniooxy)lanthanum Chemical compound O=[La]O[La]=O KTUFCUMIWABKDW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000004430 oxygen atom Chemical group O* 0.000 description 1
- 230000005298 paramagnetic effect Effects 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 238000010298 pulverizing process Methods 0.000 description 1
- 238000007086 side reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 1
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 1
- 239000008247 solid mixture Substances 0.000 description 1
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
- C01G3/00—Compounds of copper
- C01G3/006—Compounds containing copper, with or without oxygen or hydrogen, and containing two or more other elements
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
- C04B35/45—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on copper oxide or solid solutions thereof with other oxides
- C04B35/4504—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on copper oxide or solid solutions thereof with other oxides containing rare earth oxides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
- C04B35/45—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on copper oxide or solid solutions thereof with other oxides
- C04B35/4521—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on copper oxide or solid solutions thereof with other oxides containing bismuth oxide
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N60/00—Superconducting devices
- H10N60/01—Manufacture or treatment
- H10N60/0268—Manufacture or treatment of devices comprising copper oxide
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N60/00—Superconducting devices
- H10N60/80—Constructional details
- H10N60/85—Superconducting active materials
- H10N60/855—Ceramic superconductors
- H10N60/857—Ceramic superconductors comprising copper oxide
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2002/00—Crystal-structural characteristics
- C01P2002/70—Crystal-structural characteristics defined by measured X-ray, neutron or electron diffraction data
- C01P2002/72—Crystal-structural characteristics defined by measured X-ray, neutron or electron diffraction data by d-values or two theta-values, e.g. as X-ray diagram
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2002/00—Crystal-structural characteristics
- C01P2002/70—Crystal-structural characteristics defined by measured X-ray, neutron or electron diffraction data
- C01P2002/76—Crystal-structural characteristics defined by measured X-ray, neutron or electron diffraction data by a space-group or by other symmetry indications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2002/00—Crystal-structural characteristics
- C01P2002/70—Crystal-structural characteristics defined by measured X-ray, neutron or electron diffraction data
- C01P2002/77—Crystal-structural characteristics defined by measured X-ray, neutron or electron diffraction data by unit-cell parameters, atom positions or structure diagrams
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
- C01P2006/42—Magnetic properties
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
- Compounds Of Alkaline-Earth Elements, Aluminum Or Rare-Earth Metals (AREA)
- Oxygen, Ozone, And Oxides In General (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
- Manufacturing Of Printed Wiring (AREA)
- Circuits Of Receivers In General (AREA)
- Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)
- Microwave Amplifiers (AREA)
- Steering Control In Accordance With Driving Conditions (AREA)
- Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
Description
Denne oppfinnelse angår supraledende sammensetninger, d.v.s. sammensetninger som ikke har elektrisk motstand ved en temperatur under en kritisk temperatur; fremgangsmåter for deres fremstilling og for deres bruk; og fremgangsmåter for å øke den supra-ledende omvandlingstemperaturen til supra-ledende sammensetninger.
Supraledning ble oppdaget i 1911. Historisk var den først observerte og mest særegne egenskapen til et supra-ledende materiale det nærmest totale tapet av elektrisk motstand i materialet ved eller under en kritisk temperatur som er karakteristisk for materialet. Denne kritiske temperatur blir referert til som den supraledende omvandlingstemperaturen til materialet, Tc. Kriteriet hvorved et valg av den kritiske temperaturverdien blir bestemt av en omvandling i motstandsendringen som observeres, er ofte ikke åpenbar i litteraturen. Mange tidligere forfattere har valgt midt-punktet til en slik kurve som den sannsynlige kritiske temperaturen til deres idealiserte materiale, mens mange andre har valgt å angi som den kritiske temperaturen den høyeste temperaturen hvorved et avvik fra normalmotstands-verdien blir observert. Således kan litteraturen angi av-vikende temperaturer innenfor et smalt område som den kritiske eller supraledende omvandlingstemperatur for det samme materialet avhengig av den bestemte forfatters måte å velge Tc på bakgrunn av de observerte data.
Forskningshistorien vedrørende supraledning til spesi-elle materialer begynte med oppdagelsen i 1911 av at kvikk-sølv ble supraledende ved en omvandlingstemperatur på omtrent 4 K. I slutten av tyveårene ble det funnet at NbC ble supra-ledende ved en høyere temperatur, nemlig opptil omtrent 10,5 K. Deretter ble andre blandinger og legeringer av Nb undersøkt og forskjellige Nb sammensetninger ble oppdaget med progressivt, men bare litt høyere supraledende omvandlingstemperaturer. I begynnelsen av 1940-årene ble NbN observert med en omvandlingstemperatur på omtrent 14 K; Nb3Sn ble meldt i begynnelsen av 1950-årene; Nb3(Al-Ge) ble rapportert i slutten av 1960-årene; og Nb3Ge ble rapportert i begynnelsen av 70-årene å ha en omvandlings-temperatur på omtrent 17 K. Omhyggelig optimalisering av Nb3Ge tynnfilmer førte til en økning i den kritiske temperaturen for et slikt materiale opptil 23,3 K. Siden forskningen startet for 3/4 århundre siden, hadde dette arbeidet bare ført til en økning i den maksimale temperaturen hvorved supraledning kunne finne sted til 23,3 K. De eksisterende teorier forklarte supraledningen til disse materialer, men kunne ikke forutsi supraledning med høyere temperatur enn 4 0 K. Betydelig fremgang i å finne materiale som ville supralede ved høyere omvandlingstemperaturer enn denne med Nb3Ge tynnfilmer ble ikke gjort før 1986.
I 1986 ble det rapportert at spesielt fremstilte kout-felte og varmebehandlede blandinger av lantan, barium, kopper og oksygen hadde en plutselig minsking i den resistivitet "som minner om starten på en inntredende supraledning", J.G. Bednorz og R. A. Muller, "Possible High Tc Superconductivity In The Ba-La-Cu-0 System," Z. Phvs. B.- Condensed Matter, 64, pp. 189-193 (1986). Under atmosfæriske trykkforhold skjedde denne brå endringen i resistiviteten til disse sammensetninger, d.v.s. at temperaturen hvorved den del av materialet begynner å vise egenskaper som kan minne om inntredende supraledning, ble rapportert å nærme seg 30 K-området. For-fatterne refererer til dette fenomen som et "mulig" tilfelle av supraledning. Sammensetningene som ble rapportert av Bednorz med flere å ha slike egenskaper ved en temperatur så høy som 30 K omfatter La5_xBaxCu505 (3_y) hvor X = 0,75 til 1 og y > 0. Bednorz m.fl. sammensetningene er fremstilt ved koutfelling ("coprecipitation") av Ba-, Ca- og Cu-nitrat-oppløsninger ved tilførsel til en oksalsyreoppløsning fulgt av dekomponering og faststoff-reaksjon av utfellingen ved 900°C i fem timer. Deretter blir sammensetningen presset til pelleter ved 4 kilobars trykk og pelletene blir sintret ved en temperatur under 950°C i en redusert oksygenatmosfære på 0,2 x IO"<4> bar. Bednorz m. fl. rapporterte at denne fremgangsmåte for prøvefremstilling er av avgjørende betydning for å oppnå de observerte fenomen.
Supraledning er et potensielt svært nyttig fenomen. Det reduserer varmetapene til null i elektriske kraftoverføring-er, magneter, hevede monorail-tog og mange andre moderne inn-retninger. Supraledning i et materiale opptrer imidlertid bare ved svært lave temperaturer. Opprinnelig, og inntil oppfinnelsen beskrevet her, var det nødvendig å anvende flytende helium som kjølemiddel for å tilveiebringe til-standene som var nødvendige for at supraledning skulle kunne finne sted.
Det vil være ønskelig å frembringe supraledningsammen-setninger som har en omvandlingstemperatur som overskrider disse til de supraledende sammensetninger som tidligere er blitt beskrevet. Det vil være spesielt ønskelig å utvikle en supraledende sammensetning som har den potensielle mulighet å ha en Tc på 77 K eller høyere. Slik sammensetning vil gjøre det mulig å anvende flytende nitrogen istedet for flytende helium for å kjøle det supraledende utstyr, og dette ville minske dramatisk kostnadene ved å drive og isolere det supra-ledende utstyret og materialet.
Oppfinnelsen uttrykkes i tre aspekter: Det første aspekt angår en fremgangsmåte for å lede en elektrisk strøm i et ledermateriale uten elektriske motstandstap, og fremgangsmåten spesifiseres nøyaktig i det vedføyde patentkrav 1. I et andre aspekt omfatter oppfinnelsen en sammensetning som er supraledende ved en temperatur på 4 0 K, og denne supraledende sammensetningen defineres nøyaktig i det vedføyde patentkrav 9. I et tredje aspekt av oppfinnelsen defineres en fremgangsmåte for å lage et supraledende metalloksid-kompleks, og denne fremgangsmåten spesifiseres nøyaktig i det vedføyde patentkrav 17. Fordelaktige utførelsesformer av de forskjellige aspekter av oppfinnelsen fremgår videre av de vedføyde uselvstendige patentkravene.
Oppfinnelsen skal nå oppsummeres. Det er beskrevet en supraledende sammensetning som omfatter et oksidkompleks eller system av formelen (L^xN^) aAbOy hvor "L" er scandium, yttrium, lantan, cerium, praseodym, neodym samarium, europium, gadolin, terbium, dysprosium, holmium, erbium, tulium, ytterbium, eller lutetium, og fortrinnsvis "L" er yttrium, lantan, neodym, samarium, europium, gadolinium, wolfram, zirkon, tantal, niob, eller vanadium og "A" fortrinnsvis er kopper; "M" er barium, strontium, kalsium, magnesium eller kvikksølv, og "M" fortrinnsvis er barium eller strontium; og "a" er 1 til 2; "b" er 1; og "y" er 2 til 4 og "x" er fra 0,01 til 1,0 maksimum, og når "a" er 1 er "x" fortrinnsvis fra 0,60 til 0,90 og mest å foretrekke fra 0,65 til 0,80, og når "a" er 2 så er "x" fortrinnsvis fra 0,01 til 0,5 og mest å foretrekke fra 0,07 til 0,5. Oksidkompleksene eller systemene i henhold til oppfinnelsen er fremstilt ved en faststoff-reaksjonsprosedyre som frembringer et oksidkompleks som har en øket supraledende omvandlingstemperatur sammenlignet med et oksidkompleks av tilsvarende empirisk sammensetning fremstilt ved en prosedyre med koutfelling og dekomponering ved høy temperatur.
Når 11L" er lantan og "M" er barium, kan omvandlingstemperaturene for start av og fullstendig supraledning, Tco
og TC1 (som det fremgår av figur 5), respektivt bli økt ved å utsette barium i et lantaninnholdende oksidkompleks for trykk på opptil 18 kilobar. På samme måte kan ikke-barium deler av oksidkompleksene i oppfinnelsen få en økning til høyere
grenser for deres supraledende omvandlingstemperaturer når de blir utsatt for høye trykk.
Påtrykkingen og vedlikeholdet av høyt trykk på slike oksidkomplekser antas å øke omvandlingstemperaturene til høyere grenser ved at de interatomære avstandene mellom elementene L, A, M og 0 blir redusert sammenlignet med de respektive avstandene når oksidkomplekset bare er under atmosfærisk trykk.
Alternativt kan et alkalisk jordmetall som har en atomradius mindre enn barium bli brukt helt eller delvis for å utgjøre den alkaliske jordmetallingrediensen for å tilveiebringe et oksidkompleks som har reduserte interatomære avstander mellom elementene L, A, M og 0 selv når oksid-komplekset bare er under atmosfærisk trykk, sammenlignet med rent barium, og således øke Tco og Tcl. Påtrykning av trykk på opptil 18 kilobar vil ytterligere øke Tco og Tcl til slike substituerte eller ikke-barium oksidkomplekser.
Det er også blitt funnet at det kan fremstilles oksidkomplekser som har supraledning i 90 K-området, hvor "L" er yttrium, lantan, neodym, samarium, europium, gadolinium, erbium eller lutetium og "a" er 1 og "x" er fra omtrent 0,65 til omtrent 0,80, fortrinnsvis omtrent 0,667. Slike oksider kan fremstilles slik at de harunike, kvadratiske og planare "A"-atomer som hvert er omgitt av fire oksygenatomer. 90 K-området for supraledning for slike oksider hvor "A" er kopper og "M" er barium, antas å skyldes den kvasi-todimensjonale sammensetning av Cu02-Ba-Cu02-sjiktene som ligger lagvis mellom to "L"-sjikt.
Med et oksidkompleks fremstilt ved faststoffreaksjonen i henhold til oppfinnelsen, er det blitt observert en omvandlings temperatur så høy som 100 K, selv under atmosfærisk trykk. Oppfinnelsen skal nå beskrives under henvisning til tegningene, hvor
Fig. 1 viser reduksjonen i elektrisk resistans ettersom temperaturen blir minsket til en La-Ba-Cu-O-komposisjon fremstilt i samsvar med eksempel V. Fig. 2 viser økningen mot høyere temperaturer for start-omvandlingstemperaturen (Tc0) ettersom påtrykt trykk blir økt på en La-Ba-Cu-O-komposisjon fremstilt i samsvar med eksempel V. Fig. 3 viser den magnetiske felteffekten på resistiviteten
til en La-Ba-Cu-O-komposisjon fremstilt i samsvar
med eksempel V. Fig. 4 illustrerer den magnetiske susceptibiliteten som funksjon av temperaturen til en La-Ba-Cu-O-komposisjon som fremstilt i samsvar med eksempel V. Fig. 5 viser resistivitet og diamagnetisk skift som funksjoner av temperaturen til en La-Ba-Cu-O-komposisjon fremstilt i henhold til eksempel III. Fig. 6 viser resistivitet som funksjon av temperaturen under forskjellige påtrykte trykk på 5,7 kilobar, 10,5 kilobar og 16,8 kilobar på en La-Ba-Cu-O-komposisjon fremstilt i samsvar med eksempel III. Fig. 7 viser virkningen av påtrykt trykk på starttempera-
turen (<T>co) , midtpunkttemperaturen (Tcm) og tempera turen for fullstendig supraledning (Tcl) for en La- Ba-Cu-O-komposisjon fremstilt i henhold til
eksempel III.
Fig. 8 illustrerer reduksjonen i elektrisk resistans ettersom temperaturen blir minsket i en Y-Ba-Cu-O-komposisjon fremstilt i samsvar med eksempel XI. Fig. 9 viser temperaturavhengigheten til den magnetiske susceptibiliteten til en Y-Ba-Cu-O-komposisjon som fremstilt i samsvar med eksempel XI. Fig. 10 viser virkningen av det magnetiske feltet på resistansen til en Y-Ba-Cu-O-komposisjon som fremstilt i henhold til eksempel XI. Fig. 11 viser temperaturavhengigheten til motstanden og den magnetiske susceptibilitet til et GdBa2Cu306+6 oksidkompleks som er fremstilt i samsvar med eksempel XIV. Fig. 12 viser temperaturavhengigheten til resistdansen og
den magentiske susceptibiliteten til et SmBa2Cu306+6 oksidkompleks som er fremstilt i samsvar med eksempel XIV.
Fig. 13 er en skjematisk representasjon av strukturene til en (La0 9Ba0 ^ 2Cu04_6 oksidkompleksstruktur som er fremstilt i samsvar med eksempel VIII og til en
La-Ba2Cu306+(5 oksidkompleksstruktur som er fremstilt i samsvar med eksempel XIII.
Fig. 14 er røntgenstrålediffraksjonsmønstrene for et (La0 9Ba0 ±) 2Cu04_5 oksidkompleks som er fremstilt i samsvar med eksempel VIII og for et LaBa2Cu306+6
oksidkompleks som er fremstilt i samsvar med eksempel XIII.
Det følger nå en detaljert beskrivelse av de foretrukne utførelser.
Supraledende komposisjoner eller sammensetning i henhold til denne oppfinnelse omfatter et oksidkompleks definert ved den følgende formel:
hvor "L" er et element valgt fra gruppen som består av skandium, yttrium, lantan, cerium, praseodym, neodym, samarium, europium, gadolinium, terbium, dysprosium, holmium, erbium, tulium, ytterbium, lutetium eller en blanding av et eller flere av disse elementer og fortrinnsvis "L" er yttrium, lantan, neodym, samarium, europium, gadolinium, erbium eller lutetium; hvor "A" er et element valgt fra gruppen som består av kopper, vismut, titan, wolfram, zirkon,
tantal, niob, vanadium eller en blanding av et eller flere av disse elementer og "A" fortrinnsvis er kopper; hvor "M" er et element valgt fra guppen som består av barium, strontium, kalsium, magnesium og kvikksølv eller en blanding av en eller flere av disse elementer og hvor "M" fortrinnsvis er barium eller strontium; og hvor "a" er 1 til 2, "b" er 1, og "y" er omtrent 2 til omtrent 4, "x" er fra omtrent 0,01 til 1,0 maksimalt. Når "a" er 1, er "x" fortrinnsvis fra omtrent 0,60 til omtrent 0,90 og mest fordelaktig omtrent 0,65 til omtrent 0,80, og hvor "a" er 2, er "x" fortrinnsvis fra omtrent 0,01 til omtrent 0,5 og mest fordelaktig fra omtrent 0,075 til omtrent 0,5. Mengden av oksygen tilstede i sammensetningene i henhold til den foreliggende oppfinnelse av-henger av valenskravene til de andre elementene og defektene som oppstår som resultat av den bestemte varmebehandling som ble brukt for å danne sammensetningen. Det molare oksygen-innholdet "y" er omtrent 2 til 4 ganger "b" slik det er brukt i den forutgående ligningen.
Det er blitt observert at omvandlingstemperaturen til et slikt oksidkompleks blir økt ved påsetting av trykk på komposisjonen. Det antas at når oksidkomplekset blir utsatt for høyt trykk, minsker de interatomære avstandene eller gitteravstanden i slike komplekser, og at dette, i det minste delvis kan være grunnen til økningen i omvandlingstemperaturer som er blitt observert. En annen måte å oppnå minsking i de interatomiske avstandene eller gitteravstandene er under fremstillingen av oksidkomplekset. Således kan for eksempel et alkalisk jordmetall som har en atomradius som er mindre enn barium, bli brukt helt eller delvis for å tilfredsstille kravet om et alkalisk jordmetall for å fremstille et oksidkompleks som har reduserte interatomavstander eller gitteravstander sammenlignet med et oksidkompleks hvor barium er alene, med en derav følgende økning i omvandlingstemperaturen til ikke-bariumoksidkomplekset som resultat, sammenlignet med et kompleks som er fremstilt med bare barium. Omvandlingstemperaturen blir økt i et slikt oksidkompleks selv når det måles under atmosfærisk trykk.
Den foreliggende oppfinnelse tilveiebringer også en faststoff-reaksjonsfremgangsmåte for fremstilling av slike supraledende oksidkomplekser, og en utførelse av oppfinnelsen er beskrevet i det følgende, hvilken utførelse av hensiktsmessige grunner blir referert til som pulverreaksjons-fremgangsmåten. Valgte mengder av faste pulversammensetninger som inneholder L, M, A og 0, fortrinnsvis egnede mengder av L203 eller L(0H)3, MC03 og A0 blir grundig blandet. Blandingen av de faste pulversammensetningene blir fortrinnsvis utført ved hjelp av en kraftig blandeinnretning så som en krukkekvern eller mer å foretrekke en kulekvern. Pulverblandingen blir så oppvarmet i en oksygeninneholdende atmosfære, ved et passende trykk og ved en temperatur på mellom 640°C og 800°C i et tidsrom som er tilstrekkelig til at blandingen kan reagere i den faste tilstanden. Temperaturen til blandingen blir på hensiktsmessig måte økt til måltemperaturen 640 til 800°C måltemperaturen med en hastighet på 10°C pr. minutt. Blandingen blir holdt på denne måltemperaturen i et tidsrom som er tilstrekkelig til å tillate at faststoffblandingen reagerer. Blandingen blir fortrinnsvis tillatt å reagere i omtrent en time. Den resulterende blandingen blir så oppvarmet ved en temperatur på mellom 900°C og 1100°C, fortrinnsvis i minst 12 timer. Temperaturen blir økt til omtrent 900 til 1100°C, med en egnet hastighet på omtrent 30°C pr. minutt. Prøvene blir holdt i 900 til 1100°C temperaturen i et tidsrom som er tilstrekkelig for å oppnå fullstendig faststoffreaksjon mellom materialene, idet det sluttførte faststoffreagerte produktet er det produkt hvor komponentene fullstendig har diffundert gjennom sammensetningen. Prøvene blir så avkjølt til romtemperatur. Reaksjonsblandingen blir så homogenisert. Prøven blir homogenisert fortrinnsvis ved å pulverisere reaksjonsblandingen i en krukkekvern eller hva som er mer å foretrekke en kulekvern i det minste i 1 time. Den pulveriserte blandingen blir så oppvarmet hurtig til mellom 900 og 1100°C. Blandingen blir holdt på denne temperaturen fortrinnsvis i det minste 6 timer. Etter dette trinnet blir blandingen komprimert under trykk på i det minste en kilobar. Dette komprimerer pulverblandingen til pelleter eller en annen sammenhengende kompakt form. Pelletene blir så sintrert til kompakte sylindere. Denne sintringsprosessen blir fortrinnsvis utført med et trykk mellom 0 og 2 kilobar ved en temperatur på mellom 900 til 1100°C og i omtrent 4 timer. Til slutt blir prøvene av-kjølt hurtig fra denne temperaturen på mellom 900 og 1100°C til romtemperatur, i luft eller en inert gassatmosfære så som Ar. Dette slutt-trinn, sammen med grundig blanding av denne blandingen, minsker området for supraledningsomvandlingen til sammenstillingen. Dette supraledende omvandlingsområdet er området av temperaturer mellom punktet når en del av materialet viser supraledende egenskaper (startomvandlingstempera-tur) og temperaturen hvorved sammensetningen viser full-stendige supraledende egenskaper.
Sammensetninger laget ved denne prosessen, kan komprimeres til trykk som overskrider atmosfærisk trykk, fortrinnsvis i området på 1 til 20 kilobar. Denne økning i trykk med-fører en typisk økning i Tc til sammensetningen.
En alternativ fremgangsmåte for å fremstille et slikt oksidkompleks av supraledende sammensetninger innbefatter de følgende trinn, og som av hensiktsmessige grunner blir referert til som den komprimerte pulverreaksjonsfremgangs-måten. Valgte mengder av faste pulverblandinger som inneholder L, M, A og 0 blir grundig blandet, fortrinnsvis ved å velge egne mengder av L203 eller L(OH)3, MC03 og AO. Den grundig blandede pulverblandingen blir komprimert til pelleter som deretter reagerer ved en temperatur mellom omtrent 800°C og omtrent 1100°C, fortrinnsvis omtrent 900°C til omtrent 1100°C, i et tidsrom som er tilstrekkelig til å sluttføre faststoffreaksjonen. Deretter blir de reagerte pelleter hurtig avkjølt til romtemperatur. Igjen blir blandingen fortrinnsvis utført av en kraftig blandeinnretning- så som en krukkekvern eller hva som er mer å foretrekke, en kulekvern. Pelletiseringen til oksidblandingen blir utført ved et påsatt trykk på fra omtrent 100 til omtrent 30000 psi og fortrinnsvis med et trykk på fra omtrent 10 0 til omtrent 500 psi, mest foretrukket omtrent 500 psi. Reaksjonen til den pelletiserte blandingen kan finne sted i luft i omtrent 5 minutter til omtrent 24 timer, og mest å foretrekke i en redusert oksygenatmosfære på omtrent 2 00 0 /x i omtrent 5 til omtrent 3 0 minutter, fortrinnsvis i 5 til omtrent 15 minutter. Etter sluttføringen av reaksjonstrinnet blir den reagerte pellet-sammensetning hurtig avkjølt til romtemperatur i luft, for eksempel ved at den blir plassert på en aluminiumplate som et varmesluk. Der hvor oksidkomplekset er fremstilt ved reaksjon under en redusert oksygenatmosfære, kan de reagerte pelleter hurtig avkjøles ved å sende en strøm av oksygen med omgivelsestemperatur gjennom ovnen over prøven.
En annen fremgangsmåte for å fremstille oksidkomplekser som har vesentlig økte omvandlingstemperaturer innbefatter de følgende trinn: grundig blanding av valgte mengder av faste pulvermaterialer inneholdende L, M, A og 0, fortrinnsvis ved valg av egnede mengder av L203 eller L(0H)3, MC03 og A0; av-setting av oksidblandingen på et koppersubstrat som er blitt renset for sin kopperoksidoverflatefilm, fortrinnsvis ved syrevasking i fortynnet saltsyreoppløsning; komprimering av oksidblandingen mot koppersubstratet med et påført trykk på fra omtrent 100 til omtrent 1000 psi, fortrinnsvis ved omtrent 100 til 200 psi, for å omdanne oksidblandingen til en film eller et sjikt på koppersubstratet; oppvarming av koppersubstratet og oksidblandingen som ligger på dette til en temperatur på fra omtrent 900 til omtrent 1100°C i luft i omtrent 5 minutter til omtrent 24 timer, og fortrinnsvis i omtrent 5 til omtrent 15 minutter; og avkjøling av koppersubstratet og oksidblandingen som ligger på dette til romtemperatur i luft. Undersøkelse av oksidblandingssjiktet som er resultatet av denne fremgangsmåte for fremstilling viser at det omfatter tre faser, den første som ligger inntil koppersubstratet og omfatter en glassaktig isolerende sjiktfase; den andre fasen som er den supraledende sjiktfasen-; og den tredje fasen som grenser til den andre supraledende fasen og er en pulveraktig sammensetning som også utgjør en isolerende sjiktfase.
Nok en annen alternativ fremgangsmåte innbefatter innenfor enhver av de umiddelbart foregående faststoffreaksjons-metodene trinnet med å redusere avstandene mellom atomene, enten ved påføringen av et trykk på oksidkomplekset eller ved anvendelsen av atomelementer som tilveiebringer mindre gitteravstander. Et foretrukket oksidkompleks som innehar en vesentlig økt supraledende omvandlingstemperatur blir fremstilt ved å anvende yttrium som "L" komponenten.
Oksidkomplekser med formelen (L-l^N^) aAb0y <f>remstilt ved faststoffreaksjonsprosedyren som beskrevet, innehar supra-ledende egenskaper ved omvandlingstemperaturer som er høyere enn det som er tidligere kjent. Barium-stoffet til oksid-komplekset, d.v.s. hvor "M" bare er barium, som fremstilt ved de beskrevne faststoff-reaksjonsprosedyrene innehar supra-ledende egenskaper som begynner ved en høyere starttemperatur (Tco) enn temperaturen rapportert av Bednorz m. fl. hvor, for et oksidkompleks med lignende empirisk sammensetning, men fremstilt ved en koutfellingsmetode, det ble observert et fenomen som "minnet om starten av perkolativ supraledning" ble observert. Videre har det overraskende blitt funnet at den supraledende omvandlingstemperaturen til oksidkomplekset med formelen (Li_xMx) aAb0y fremstilt ved faststoffreaksjonsprosedyren blir ytterligere brakt mot høyere grenser ved påføringen og opprettholdelse av trykk på oksidkomplekset på opptil 18 kilobar.
Basert på hva man tror i dag, blir det antatt at på-føringen og opprettholdelsen av høyt trykk på slike oksidkomplekser øker deres supraledende omvandlingstemperatur ved at det frembringes en reaksjon i avstanden mellom atomene eller gitteravstanden mellom metallatomene som danner komplekset. Påføringen og opprettholdelsen av høyt trykk på slike oksidkomplekser kan også øke omvandlingstemperaturen ved å undertrykke ustabiliteter som er ugunstige for supraledning ved høy temperatur og således å tillate eksistensen av stoffer med supraledende fase inne i oksidkomplekset ved en høyere temperatur enn den hvor en slik fase kunne dannes ved atmosfærisk trykk. Trykk har blitt funnet å øke Tc til La-Ba-Cu-0 og La-Sr-Cu-O-oksidkomplekser med en rate som er større enn IO"<3> K/bar"<1> og å øke start-<T>co til 57 K, idet nullresistansstilstanden Tcl nås ved 40 K. Det blir antatt at trykket reduserer gitterparameteren og øker Cu<+3> til Cu<+2> -forholdet i stoffene. Den usedvanlige store trykk-virkningen på Tc antyder at høytemperatursupraledningen i La-Ba-Cu-0 og La-Sr-Cu-0 kompleksene kan ha sammenheng med grenseflateeffekter som oppstår p.g.a. blandede faser; grenseflater mellom metall og isolatorsjiktene, eller konsentrasjonsfluktuasjoner innenfor K2NiF4-fasen; sterke supraledende vekselvirkninger på grunn av de blandede valenstilstander; eller en hittil uidentifisert fase. Selv om den uventede økning av omvandlingstemperaturen som påføringen av trykk på slike oksidkomplekser frembringer, har blitt observert gjentatte ganger, har det hittil ikke blitt fastslått hvilken mekanisme som på adekvat måte kan forklare trykk-effekten.
Omvandlingstemperaturen til slike oksidkomplekser blir økt ved påføringen av trykk, og at denne effekten i det minste delvis oppstår p.g.a. en resulterende reduksjon i interatomavstanden i oksidkomplekset, bekreftes av en økning i omvandlingstemperaturen som kan frembringes uten å påføre noe ytre trykk, men ved å anvende ved dannelsen av oksid-komplekset et alkalisk jordmetall som har mindre atomradius enn atomradien til barium. En lignende økning av omvandlingstemperaturen er blitt observert når yttrium blir brukt som "L" komponenten istedenfor lantan.
Ved fremstilling av et oksidkompleks i henhold til oppfinnelsen blir det således foretrukket at man fullstendig eller delvis substituerer bariumatomene med atomradius på 2,22 ångstrøm, med mindre alkaliske jordmetallatomer, d.v.s. strontium med atomradius på 2,15 ångstrøm, kalsium med atomradius på 1,97 ångstrøm, eller magnesium med atomradius på 1,6 ångstrøm. På samme måte vil fullstendig eller delvis substituering av lantanatomene med atomradius på 1,87 ång-strøm med de mindre lutetiumatomer med atomradius på 1,75 ångstrøm, eller yttrium med atomradius på 1,78 ångstrøm, tilveiebringe samme effekt. Påføringen av trykk på slike oksidkomplekser som er fremstilt slik at de har minskede interatomiske avstander vil videre øke omvandlingstemperaturen til slike sammensetninger til høyere grenser.
Alternativt vil avsetningen av en lantan, barium, kopper, oksidfilm på et substrat med mindre gitterparametere, så som et lantan, kalsium, kopperoksidsubstrat redusere den interatomære avstanden til den supraledende komposisjonen, og dette vil således øke Tc for oksidkomplekskomposisjonen. Videre vil bekledning av en lantan, barium, kopperoksid-sammensetning med metaller som har større termiske ut-videlseskoeffisienter, så som kopper, påføre og opprettholde trykket som er nødvendig for å redusere den interatomære avstanden mellom elementene i oksidkomplekssammensetningen, og dette vil således øke Tc til sammensetningen.
Når yttrium ble brukt som "L" komponenten som erstatning for lantan for å tilveiebringe et oksidkompleks med den nominelle sammensetning Y1_2Bao 8Cu0y' viste oksidkomplekset supraledning med start ved 98 K og en null-resistans-tilstand ved 94 K. I sterk kontrast til La-Ba-Cu-0 og La-Sr-Cu-0 oksidsystemene med K2NiF4-lignende fasestruktur, ble Y-Ba-Cu-0 oksidsystemet observert å få bare en svak økning av omvandlingstemperaturen ved anvendelse av trykk opptil 19 kilobar. En undersøkelse av Y-Ba-Cu-0 oksidet avslørte at det bestod av blandede faser. Fasene ble adskilt og identi-fisert som tetragonalt YBa2Cu306+6 (svart) og ortorombisk Y2BaCu05 (grønn). De svarte og grønne fasene omfattet minst 95 % av volumet av det opprinnelige Y-Ba-Cu-0 oksid-komplekset. Magnetiske målinger på oksidkomplekset viste at den svarte fasen var ansvarlig for den detekterte supraledning ved høy temperatur. Enfase YBa2Cu306+5-prøver (heretter omtalt som "YBCO") ble preparert, og viste diamagnetisk skift av vekselstrømstype på 100 %. Det molare oksygeninn-holdet i den svarte fasen er mer enn dobbelt så høyt som det molare kopperinnholdet, men det eksakte tall er foreløpig ubestemt, slik det indikeres ved 6-symbolet i faseformelen.
Den svarte fasen som er supraledende ved høy temperatur, tilsvarer på enfase-basis formelen (L1_XMX) aAbOy, hvor "L" er yttrium, "M" er barium, "A" er kopper, "a" er 1, "b" er 1, "y" er 2 til 4 og "x" er 0,667. Ytterligere tetragonale oksidstoffer ble preparert ifølge formelen som er satt opp ovenfor, men hvor "L" er lantan, neodym, samarium, europium, gadolinium, erbium eller lutetium. For hensiktsmessighets skyld refereres heretter oksidkompleksene som er preparert slik, som LaBCO, NeBCO, SaBCO, GaBCO, ErBCO og LuBCO, henholdsvis. Alle slike oksidstoffer ble funnet å være supra-ledende, med en starttemperatur Tco mellom 90 og 95 K, og en null-resistans-tilstand Tcl mellom 70 og 94 K. Dette viser at forskjellige treverdige "L"-atomer ikke på noen dramatisk måte påvirker den supraledende egenskapen, som er en iboende egenskap for denne klassen av forbindelser. Høytemperatur-supraledningen som observeres i denne klassen av forbindelser, antas å være knyttet til Cu02-Ba-Cu02-Ba-Cu02 plansammenstillingen som ligger lagvis mellom "L" sjiktene. Betydningen av interplankoplingen inne i sjiktsam-menstillingen er spesielt tydelig på bakgrunn av den økte supraledende omvandlingen fra ~ 3 0 K i den K2NiF4-liknende strukturen til et La-Ba-Cu-0 eller La-Sr-Cu-0 type oksid (i eksemplene I til VIII) til ~ 90 K i LBa2Cu306+6 strukturen fremstilt på denne måte. For større sjiktsammenstillinger blir det forutsagt at disse vil gi supraledende oksider med enda høyere Tc.
Alle prøvene av LaBCO, NeBCO, SaBCO, EBCO, GaBCO, ErBCO og LuBCO med en LBa2Cu306+6-struktur ble syntetisert ved faststoffreaksjonen med egnede mengder av forholdsmessige oksider av La, Nd, Sm, Eu, Gd, Er og Lu, med egnede mengder av BaC03 og CuO på en måte som beskrevet i eksemplene XII - XIV. Strukturelle analyser ble utført med et Rigaku D-MAX røntgenpulverdiffraktometer. Prøver med dimensjoner 1 mm x 0,5 mm x 4 mm ble utskåret fra de sintrede sylindrene. En standard 4-ledningsteknikk ble anvendt for måling av resistansen R, og en vekselstrømsinduktansbro av fabriket "Linear Research" ble brukt for bestemmelse av den magnetiske susceptibiliteten X. Temperaturen ble målt ved bruk av en Au+0,07 % Fe-Chromel eller Chromel-alumel termoelement over 30 K og et Ge-termometer under denne temperaturen.
Pulverrøntgen-diffraksjonsmønstrene viste at alle prøvene unntatt LuBCO innehar den enkle tetragonale YBa2Cu306+6-strukturen selv om det i et par av tilfellene også ble detektert ortorhombisk symmetri. Gitterparametrene er gitt i tabell 1. I tillegg til den tetragonale LBa2Cu306+6-strukturen, innehar LuBCO andre faser som, det blir antatt, kan elimineres ved riktige varmebehandlinger.
Alle prøvene som er studert, oppviser ganske hurtige R-fall med en starttemperatur Tc0 mellom 91 og 95 K, en temperatur Tcl med null-R-tilstand beliggende mellom 70-94 K, og et avvik fra den lineære temperaturavhengigheten til R ved en temperatur Td( mellom 93 og 16 0 K. Hvorvidt Td^ representerer begynnelsen av supraledning er ennå ikke fastslått. Alle relevante data er gitt i tabell 1, og den typiske temperaturavhengigheten til R er vist på figurene 11 og 12 for henholdsvis GaBCO og SaBCO. Det er derfor tydelig at prøven starter supraledning ved ~ 90 K i samsvar med R-målingene og hele prøven blir supraledende ved lavere temperaturer.
Observasjonen av supraledning med en nærmest konstant Tc0 i LBa2C<u>3<0>6+(5-klassen for "L" = Y, La, Nd, Eu, Sm, Gd, Er og Lu viser klart at supraledning i denne klassen av materialer ikke er følsom når det gjelder "L". Dette er spesielt sant i lys av det brede området av de magnetiske egenskapene til "L"-atomene i blandingene. De foreliggende resultater antyder derfor sterkt at supraledning i LBa2Cu306+(5-klassen må være knyttet til Cu2-Ba-Cu02-Ba-Cu02 plansammenstillingen som er lagvis anordnet ved de to sjiktene av L-atomer, som vist på figur 13 for "L" = La. Disse Ba-koblede triple Cu02-sjiktene med en tykkelse av ~ 7,7 ångstrøm, kan bli avbrutt av L-sjiktene bare langs C-aksen og kan således opprettholde sine kvasi-todimensjonale egenskaper. I K2NiF4-strukturen til (La0 9Ba01)2CuO4_6-type oksid som vist også på figur 13, eksisterer bare individuelle firkantlinjer av Cu-atomer med 6-koordinering med en forskjellig stablingssekvens. Disse blir avbrutt langs c-aksen av de uordnede La-Ba sjikt. Røntgendiffraksjonsmønsteret for de to strukturelle LaBCO blandinger er også vist på figur 14 til sammenligningsformål. Forskjellen mellom de to strukturene antas å være ansvarlig for den tre ganger så store forskjell i Tc. Det forventes at høyere Tc kan oppnås med strukturer med flere enn tre Cu02-sjikt koplet med mer enn to Ba-sjikt.
Selv om LM2A306+6-klassen av høytemperatursupraledende oksidkomplekser kan fremstilles enten ved pulver eller komprimert pulverutførelse av den faststoff-reaksjonsfrem-gangsmåten som er beskrevet tidligere, blir det foretrukket å anvende den komprimerte pulverreaksjonsmetoden.
Prøvefremstillingsparametre kan påvirke drastisk de elektroniske og magnetiske egenskapene til LM2A306+6-klassen av oksidblandinger. Det er blitt observert at dannelsesbetingelsene for LBa2Cu306+§ ved forskjellige "L" er forskjellige. Reaksjonstiden, reaksjonstemperaturen, avkjølingshastigheten, reaksjonsatmosfæren og sammensetningene er alle interrelatert. For eksempel kan oksidkomplekser i denne klasse bli gjort isolerende, delvis supraledende eller fullstendig supraledende ved å variere reaksjonsatmosfæren og avkjølingshastigheten mens sammensetningene holdes uendret. Til tross for dette brede variasjonsområdet i elektriske egenskaper, viste prøver bare svært små forskjeller i deres røntgenstråle-diffraksjonmønstre, hvilket tyder sterkt på at oksygen-innholdet spiller en vesentlig rolle i supraledningen til oksider.
Når reaksjonsatmosfæren er en redusert oksygenatmosfære på omtrent 2000 \ i, kan vanligvis reaksjonen bli utført ved en lavere temperatur enn hvor reaksjonen blir utført under atmosfæriske forhold. Under redusert oksygenatmosfære på omtrent 2 000 \ x, er reaks jonstemperaturen som er nødvendig for å fremstille et oksidkompleks som har supraledende egenskaper fra omtrent 800 til omtrent 1000°C, og fortrinnsvis fra omtrent 820 til omtrent 950°C. For en reaksjon under atmosfæriske forhold er den nødvendige temperaturen for å fremstille supraledende egenskaper fra omtrent 900 til omtrent 1100°C, fortrinnsvis fra omtrent 950 til omtrent 1000°C. For begge typer reaksjonsatmosfære, kan høyere temperaturer, opptil smeltepunktet for den lavest smeltende komponent til startmaterialene, bli anvendt; imidlertid blir det generelt foretrukket ikke å bruke slike høyere reaksjonstemperaturer siden disse kan ha en tendens til å degradere supralednings-egenskapene til det resulterende oksidkompleks sammenlignet med de optimalt oppnåelige ved anvendelse av lavere reak-sj onstemperaturer . Den optimale reaksjonstemperatur er avhengig av elementblandingen av oksidkomplekset som ble fremstilt og den optimale reaksjonstemperaturen for et bestemt oksidkompleks kan etableres uten unødvendig eksperimentering. Reaksjoner utført ved temperaturer som ligger vesentlig lavere enn de som er beskrevet ovenfor, resulterer generelt i et oksidkompleks som bare har isolerende eller halvledende egenskaper snarere enn supraledende egenskaper.
Reaksjonsatmosfæren som anvendes innvirker også på reaksjonstiden. Generelt krever reaksjon i en redusert oksygenatmosfære på omtrent 2000 fi en vesentlig kortere reaksjon, i størrelsesorden omtrent 15 til 45 minutter for gram-størrelses-reaksjoner, sammenlignet med en atmosfærisk reaksjon, som generelt krever fra omtrent 45 minutter til 8 timer for gramstørrelsesreaksjoner. En lignende tendens vil være forventet for reaksjoner i større skala, selv om den optimale reaksjonstiden for en reaksjon i større skala vil måtte bli bestemt ved observasjon. En metode for å bestemme sluttføringen av reaksjonen er å overvåke prøver ved hjelp av røntgendiffraksjon for å trekke ut diffraksjonstopper som korresponderer med startmaterialet og veksten til maksimal intensitet av diffraksjonstopper som korresponderer med den ønskede tetragonale LM2A306+5-fasen. Den optimale reaksjonstiden er avhengig av elementsammensetningen til oksid-komplekset som blir fremstilt og kan etableres ved observasjon uten unødvendig eksperimentering. Optimale supraledende egenskaper oppnås ved å bestemme reaksjonstiden til det punkt hvori den maksimale mengde av startmaterialer har blitt om-dannet til den ønskede tetragonale Lm2A306+5-fasen.
Når reaksjonen har fremskredet til punktet med maksimalt oppnåelig innhold av LM2A306+6-fase, er det ønskelig å avkjøle reaksjonsmaterialet hurtig til romtemperatur. Dette frembringer generelt et smalere temperaturomvandlingsområde mellom Tco og Tcl for oksidkomplekset fremstilt på denne måte, og avslutter også enhver sidereaksjon som kan finne sted som ellers ville omforme innholdet av LM2A206+6-fase til en ikke-supraledende fasestruktur. For materiale fremstilt under atmosfæriske forhold, blir hurtig avkjøling hensiktsmessig oppnådd ved umiddelbart å overføre det reagerte materialet fra den oppvarmede reaksjonsbeholderen til et varmesluk. For gram-mengder av materialet fungerer ei aluminiums-plate adekvat som et egnet varmesluk for hurtig avkjøling. Hvor det reagerte materialet har blitt fremstilt i en redusert oksygen atmosfære, kan ved sluttføring av reaksjonen prøven bli hurtig avkjølt ved å sende oksygen med omgivelsestemperatur over det reagerte materiale.
De supraledende sammensetningene til den foreliggende oppfinnelse har potensiale i seg til å bli brukt i en stor variasjon av anvendelser. Når de for eksempel blir brukt i lednings- eller lederform kan de anvendes ved elektrisk kraftoverføring, energilagring, kontrollert fusjonsreaksjon, elektrisitetsgenerering, massetransportering og magneter. I tynnfilmformer kan de bli brukt i ultrasensitive detektorer og i ultrahurtige datamaskiner. I tillegg kan de bli brukt i en supraledende - magnetisk - supraledende multisjiktform for anvendelse i ultrasensitive, ultrahurtige elektromagnetiske mikroinnretninger.
De følgende eksempler er representative for oksidkompleksene og fremgangsmåtene for fremstilling av oksidkompleksene i henhold til oppfinnelsen, Eksemplene for visse av komposisjonene illustrerer også økningen i omvandlings-temperatur som tilveiebringes med påføring og opprettholdelse av høyt trykk på oksidkompleksene. Generelt ble standard 4-probeteknikken brukt for å måle resistivitet, og en induktansbro ble brukt for vekselstrømsbestemmelse av magnetisk susceptibilitet X. Temperaturen ble målt under anvendelse av Au+0,07%Fe-chromel og chromel-alumel termo-elementer i fravær av et magnetisk felt, og et karbon-glass-termometer ved tilstedeværelsen av et magnetisk felt. Dette termometeret ble kalibrert mot det foran nevnte termoelement uten et felt. Magnetiske felt på opptil 6T ble generert av en supraledende magnet.
EKSEMPEL I
6,0 gram av La203, 0,61 gram av SrC03 og 1,63 gram av CuO ble blandet i en krukkekvern i omtrent 12 timer. Blandingen ble så oppvarmet med en hastighet på omtrent 10°C pr. minutt i luft ved atmosfærisk trykk inntil den nådde en temperatur på omtrent 72 0°C. Blandingen ble så tillatt å reagere i omtrent 1 time ved omtrent 72 0°C. Etter dette reaksjonstrinnet ble temperaturen hevet til en temperatur på omtrent 1000°C med en hastighet på omtrent 3 0°C pr. minutt. Når 1000°C ble nådd, ble prøvene holdt på denne temperatur i omtrent 21 timer. Dette tillot fullføringen av en faststoffreaksjon. Etter avkjøling til romtemperatur ble den
reagerte blanding pulverisert i en krukkekvern i omtrent 6 timer inntil prøven var homogenisert. Den pulveriserte blandingen ble så oppvarmet hurtig til en temperatur på omtrent 1000°C og holdt på denne temperaturen i omtrent 7 timer. Etter denne perioden ble blandingen avkjølt til romtemperatur og så komprimert under et trykk på 6 kilobar. Denne komprimering omformet det blandede pulveret til pelleter. Pelletene ble så sintret til kompakte sylindere ved å varme dem med en temperatur på omtrent 1000°C i en periode på omtrent 4 timer ved et trykk på nesten null kilobar. Til slutt ble prøven hurtig avkjølt fra denne temperaturen til romtemperatur i luft.
Den resulterende lantan-strontium-kopperoksidsammen-stilling hadde en empirisk formel på La-|_ 8Sr0 2CuiOy Dette korresponderer til et oksidkompleks med den generelle formel (La^Sr^ aCubOy hvor "x" er 0,1, "a" er 2, "b" er 1 og "y" er 2 til 4. Oksidkomplekssammensetningen hadde en startsupra-lednings-omvandlingstemperatur (Tc0) på 45 K, med en smal om-vandl ingsbredde til komplett supraledning ved omtrent 10 K ved omgivelsestrykk.
EKSEMPEL II
6,0 gram La203, 0,61 gram SrC03 og 1,63 gram CuO ble blandet mekanisk i en krukkekvern i omtrent 24 timer. Den resulterende blandingen ble så komprimert til pelleter ved å påføre et trykk på omtrent 2 kilobar. Pelletene ble oppvarmet til omtrent 1000°C og tillatt å reagere i omtrent 24 timer i luft. De reagerte pelleter ble så avkjølt hurtig til romtemperatur.
La-Sr-Cu-0 sammensetningen fremstilt i denne prosessen hadde en formel av typen La1_8Sr0>2Cu1O . Dette tilsvarer et oksidkompleks med den generelle formel (La^^Sr^ aCubOy hvor "x" er 0,1, "a" er 2, "b" er 1 og "y" er 2 til 4. Denne sammensetning viste supraledende egenskaper ved en temperatur på omtrent 42 K, med en smal omvandlingsbredde på omtrent 6 K ved omgivelsestrykk.
EKSEMPEL III
6,0 gram La203, 0,81 gram BaC03 og 1,63 gram CuO ble olandet i et morterstøteapparat i omtrent 3 timer. Blandingen ble så oppvarmet med en hastighet på omtrent 10°C pr. iiinutt i oksygen ved et trykk på omtrent 2000 /x Hg, inntil ien nådde en temperatur på 720°C. Blandingen ble så tillatt å reagere i omtrent 1 time ved omtrent 720°C. Etter denne reaksjon ble temperaturen hevet til en temperatur på omkring 950°C, idet denne temperaturøkningen ble gjort med en hastighet på omtrent 3 0°C pr. minutt. Når prøven nådde denne temperaturen ble den holdt på denne i omtrent 24 timer.
Etter denne perioden ble prøven avkjølt til romtemperatur og så ble den reagerte blandingen pulverisert inntil prøven var homogen. Den pulveriserte blandingen ble så oppvarmet hurtig til en temperatur på omtrent 950°C og holdt på denne temperaturen i omtrent 7 timer. Etter denne perioden ble prøven igjen avkjølt til romtemperatur og blandingen ble komprimert under et trykk på 6 kilobar. Denne komprimering omformet det blandede pulver til pelleter. Pelletene ble så sintret til kompakte sylindere ved oppvarming i en temperatur på omtrent 950°C i et tidsrom på omtrent 4 timer ved omgivende atmosfærisk trykk.
Til slutt ble prøven hurtig avkjølt fra denne temperaturen til romtemperatur i luft.
Den resulterende lantan-barium-kopper-oksidsammensetning hadde formelen La1_8Ba0-2Cu1Oy. Oksidkomplekset tildannet på denne måten var av formelen {' La1_ xBa. x) aCubOy hvor "x" er 0,1, "a" er 2, "b" er 1 og "y" er 2 til 4. Denne sammensetning ble funnet å være supraledende ved 3 9 K ved omgivelsestrykk. Denne sammensetning ble så plassert inne i en trykkcelle og sammensetningen ble komprimert ved et trykk på 14 kilobar ved romtemperatur. Etter dette komprimeringstrinnet ble temperaturen gradvis redusert inntil komposisjonen viste supra-ledende egenskaper. Denne sammensetning viste supraledende egenskaper ved en temperatur på 52,5 K ved et påsatt trykk på 10 kilobar.
En prøve fremstilt som beskrevet ovenfor innehar bare røntgenstråle-pulverdiffraksjonsmønstre som er karakteristisk for den enkle K2NiF4-fasen med en oppløsning ~ 5%. Resistiviteten til denne prøven ved omgivelsestrykk minsker monotont med minskende temperatur, men med en redusert rate under 60 K. Et stort fall i resistivitet setter inn ved omtrent 39 K, hvilket indikerer starten av en supraledende omvandling, og resistiviteten ble null ved Tcl~ 20 K som vist på figur 5. Preliminær vekselstrøms X-måling viste at diamagnetisk skift startet ved ~ 32 K og nådde et maksimum på 10 % av signalet til en supraledende Pb-prøve av lignende størrelse. Under påsatt trykk ble den supraledende omvandlingen bredere, men med et totalskifte mot høyere temperaturer som vist på figur 6. Tco har blitt økt fra 39 K til 52,5 K og Tcl fra 20 til 25 K ved påføring av et trykk på 12 kilobar som vist på figur 7. Økningsraten til Tc0 og <T>cl blir tydelig redusert over 12 kilobar. Virkningen av trykket på midtpunktstempera-turen Tcm, hvor denne har falt 50% i forhold til Tco, er også utvist på figur 7. Tcm øker fra 31 til 3 6 K under trykk. Minskingen i raten som Tce øker med ved 12 kilobar, ledsages av en total resistivitetsøkning ved omtrent Tco, hvilket indikerer den mulige begynnelse av fysiske eller kjemiske ustabiliteter. Alvorlige ødeleggelser av prøver blir også detektert ved fjerning av trykket hvilket bekreftes av den dramatiske økning i resistivitet og en halvledende oppførsel ved lave temperaturer som kom etter et fall i resistivitet som startet ved Tco. De nøyaktige årsaker og botemidler for den trykkinduserte prøveødeleggelsen over ~ 12 kilobar er for tiden under undersøkelse.
En fremgangsmåte for fremstilling av komposisjonen i dette eksempelet i form av en ledningstråd, under samtidig redusering av den interatomære avstanden mellom atomene i materialet, kan innbefatte utførelse av disse reaksjonstrinn mens La203 eller La(OH)3, BaC03 og CuO har blitt plassert i en kopperskjede eller reaksjonsproduktet av denne blandingen plasseres direkte i skjeden etterfulgt av trekking eller ekstrudering. På grunn av den relative varmeutvidelses-koeffisienten til kopper sammenlignet med den supraledende sammensetningen, vil det resulterende lantan-barium-kopper-oksidet bli komprimert av veggene til kopperskjeden. Denne komprimering vil bringe Tc til materialet inne i kopperskjeden (kopperskjeden er i seg selv ingen del av det supra-ledende materiale) til å øke.
EKSEMPEL IV
2,0 gram La203, 0,2 gram BaC03 og 0,53 gram CuO ble blandet mekanisk i et morterstøteapparat i omtrent 3 timer. Den resulterende blandingen ble så komprimert til pelleter ved å påføre et trykk på omtrent 2 kilobar. Pelletene ble oppvarmet til omtrent 1000°C og tillatt å reagere i omtrent 24 timer i luft. De reagerte pelleter ble så avkjølt hurtig til romtemperatur.
La-Ba-Cu-0 sammensetningen fremstilt ved denne prosessen korresponderer med formelen (La^^Ba^ aCubOy hvor "x" er 0,075, "a" er 2, "b" er 1 og "y" er 2 til 4. Oksidkomplekset i dette eksemplet viste supraledende egenskaper ved en temperatur på 36 K ved atmosfærisk trykk.
EKSEMPEL V
4,9 gram La203, 1,1 gram BaC03 og 2,8 gram CuO ble blandet i en morterstøteinnretning i 3 timer. Blandingen ble så oppvarmet i oksygen ved et trykk på 15 ju Hg inntil den nådde en temperatur på omtrent 72 0°C. Temperaturen ble økt med en hastighet på omtrent 10°C pr. minutt. Blandingen ble så tillatt å reagere i omtrent 1 time ved omtrent 720°C. Etter denne reaksjon ble temperaturen hevet til en temperatur på omtrent 925°C, idet denne temperaturøkning ble gjort med en hastighet på omtrent 30°C pr. minutt. Ved oppnåelse av denne temperaturen ble prøvene opprettholdt på denne i omtrent 24 timer. Etter denne perioden ble blandingen avkjølt til romtemperatur og så ble den reagerte blandingen pulverisert inntil prøven var homogen. Den pulveriserte blandingen ble så oppvarmet hurtig til en temperatur på omtrent 925°C, og holdt på denne temperaturen i omtrent 7 timer. Etter denne perioden ble blandingen komprimert med et trykk på 6 kilobar. Denne komprimering omformet det blandede pulver til pelleter. Pelletene ble så sintret til massive sylindere ved oppvarming i en temperatur på omtrent 92 5°C i en periode på omtrent 4 timer og ved omgivelsestrykk. Til slutt ble prøven
hurtig avkjølt fra denne temperaturen til romtemperatur i luft. Oksidkomplekset tildannet på denne måten korresponderer til den generelle formel ( La. 1_ xBaLx) aCubOy hvor "x" er 0,15, "a" er 1, "b" er 1 og "y" er 2 til 4.
Den resulterende lantan-barium-kopper-oksidsammenset-ningen, supraledende ved 32 K ved omgivelsestrykk, ble så plassert under et trykk på 9 kilobar under anvendelse av en Be-Cu høytrykksklemme som anvender et fluidtrykk-medium. Trykk ble målt ved anvendelse av et supraledende Pb-manometer som var plassert inntil prøven ved romtemperatur. Ettersom denne komprimerte sammensetning ble avkjølt begynte den å vise supraledende egenskaper ved en temperatur på 40,2 K.
Pulverrøntgenstråle-diffraksjonsmønstre ved romtemperatur viste at prøven var flerfaset, og bestod hovedsakelig av K2NiF4 (~ 90%) og uidentifiserte faser (mindre enn 10%). Under påsatt trykk blir motstanden ved 300 K undertrykket og fallet i resistivitet blir litt bredere, men med en total-forskyvning mot høyere temperatur som vist på figur 1. Tco øker hurtig med trykket som vist på figur 2. Ved 13 kilobar er Tco~ 4 0,2 K. Under trykk øker Tco fra 3 2 til 40,2 K ved 13 kilobar med en rate ~ 0,9 x IO"<3> K/bar. Over 13 kilobar ble prøven ødelagt på grunn av skjærspenning som ved et uhell ble påført ved å påsette trykk under -20°C, hvilket ble vist ved fremkomst av en hurtig resistivitetsøkning resistivitetsfallet ved Tco ved avkjøling, og irreversibiliteten til resistiviteten etter at trykket ble redusert.
Figur 3 viser virkningen av det magnetiske feltet på resistivitet som funksjon av temperaturen. Det er tydelig at det hurtige resistivitetsfallet blir undertrykket og at null-resisitivitetstilstanden ved 4 K kan bli ødelagt av magnetiske felter. Under 18 K er et diamagnetisk skift tydelig,
og når et maksimum på 2% av signalet til en supraledende Pb-prøve av den samme størrelsen som vist på figur 4. Den inn-skutte delen på figur 4 viser strøm-spenning-karakteristikken for prøven ved 4,2 K. Null-resistivitetstilstanden blir fjernet ettersom strømmen overskrider en kritisk verdi som øker med minskende temperatur. Alt dette demonstrerer tydelig at resistivitetsfallet er tilknyttet en supraledende omvandling.
EKSEMPEL VI.
6,0 gram La203, 0,61 gram SrC03 og 1,63 gram CuO ble blandet mekanisk i en morterstøteinnretning i omtrent 3 timer. Den resulterende blandingen ble så komprimert til pelleter ved å påføre et trykk på omtrent 3 kilobar. Pelletene ble så oppvarmet til omtrent 1000°C og tillatt å reagere i omtrent 24 timer i luften. De reagerte pelleter ble så avkjølt hurtig til romtemperatur.
La-Sr-Cu-0 sammensetningen fremstilt ved denne prosessen korresponderer med den generelle formel (La-j^Sr^ aCub0y hvor "x" er 0,1, "a" er 2, "b" er 1 og "y" er 2 til 4. Oksid-komplekset ble plassert under et trykk på 16 kilobar ved romtemperatur. Ved avkjøling viste denne oksidkomplekskomposisjonen supraledende egenskaper ved en temperatur på 42 K ved atmosfærisk trykk. Oksidkomplekssammensetningen viste under et trykk på 16 kilobar supraledende egenskaper ved 54 K.
EKSEMPEL VII.
Det magnetiske sjiktet i en supraledende-magnetisk-supraledende-flersjiktinnretning kunne bestå av en lantan-barium-kopper-oksidbasis-sammensetning. En slik sammensetning kan fremstilles på følgende måte.
3,0 gram La203, 3,6 gram BaC03 og 2,9 gram CuO ble
blandet og oppvarmet i et vakuum på omtrent 10"4 /x Hg ved en temperatur på omkring 1000°C i omtrent 24 timer. Det resulterende produktet dannet en magnetisk blanding med en magnetisk innrettingstemperatur under 40 K.
Den supraledende-magnetisk-supraledende-flersj ikts-strukturen kan derfor bli dannet ved å utsette oversjiktet av La-Ba-Cu-O, som er skilt fra det supraledende undersjiktet ved et ultratynt beskyttende dekke av for eksempel Si02, for et vakuum på 10"<4>/x Hg ved en temperatur på mellom 900°C og 1100°C.
Tynne filmprøver av komposisjonen i henhold til den foreliggende oppfinnelse kan syntetiseres ved vekselstrøm-eller radiofrekvens-"sputtering" eller katodeforstøving på et sintret La-Ba-Cu-O-mål i en argonatmosfære som har omtrent 10% oksygen og et trykk på mellom IO"2 og 2 /x Hg. Varmebehandling av slike filmprøver ved 15 til 2000 /x Hg trykk i en oksygenatmosfære skulle føre til supraledende egenskaper for filmprøvene lik tilsvarende egenskaper for de sintrede prøvene.
EKSEMPEL VIII.
En La-Ba-Cu-0 sammensetning ble fremstilt i samsvar med prosedyren beskrevet i eksempel II, unntatt at La203, AC03 og CuO ble brukt i mengder som passet for å tilveiebringe et oksidkompleks med formelen (La-j^Ba^ CubOy hvor "x" er 0,1, "a" er 2, "b" er 1 og "y" er mellom 3 og 4, og en kraftig blandekulemølle ble brukt i stedet for en krukkemølle. Oksidkomplekset fremstilt på denne måte viste supraledende egenskaper ved en temperatur på 60 K ved et påført trykk på 12 kilobar.
EKSEMPEL IX
En La-A(spor)-Cu-O-komposisjon ble fremstilt i samsvar med prosedyren beskrevet i eksempel II, unntatt at La203, AC03 og CuO ble brukt i mengder tilpasset for å tilveiebringe et oksidkompleks med formelen (La-j^Ba^ CubOy hvor "x" er omtrent 0,01, "a" er 2, "b" er 1 og "y" er mellom 3 og 4, og en kraftig blandekulemølle ble brukt for blandingen istedet for en krukkemølle. "A" var enten barium eller strontium. Oksidkomplekset fremstilt på denne måten viste supraledende egenskaper ved en starttemperatur på 100 K ved atmosfærisk trykk.
EKSEMPEL X
En La-Ba-Cu-0 sammensetning ble fremstilt i samsvar med prosedyren i eksempel II, unntatt at La203, BaC03 og CuO ble brukt i mengder som svarer til å tilveiebringe et oksidkompleks med formelen (La-]__xBax) aCubOy hvor "x" er omtrent 0,4, "a" er 1, "b" er 1 og "y" er mellom 2 og 3, og varme-behandlingen ble gjort ved 10"<4>/x Hg i luft snarere enn ved atmosfærisk trykk. Oksidkomplekset fremstilt på denne måten viste supraledende egenskaper ved en starttemperatur på 100
K.
EKSEMPEL XI
Et yttriumoksidkompleks ble fremstilt med en nominell sammensetning representert ved { Y1_ xBax) aCubOy hvor "x" er 0,4, "a" er 2, "b" er 1 og "y" er mindre enn eller lik 4. Yttriumoksidkomplekset ble fremstilt ved intensiv blanding av egnede mengder av Y203, BaCo3 og CuO. Oksidblandingen ble så komprimert til pelleter ved et påført trykk på 100 til 500 psi, og de resulterende pelleter ble så opphetet i luft ved en temperatur mellom 900 til 1100°C i omtrent 15 minutter og så hurtig avkjølt til romtemperatur i luft.
Stangprøver med dimensjoner 1 mm x 0,5 mm x 4 mm ble utskåret fra de sintrede sylindere. En fireledningsteknikk ble anvendt til resistans-(R) målinger og en vekselstrøms-induktansbro for bestemmelse av den magnetiske susceptibiliteten (X) .
Temperaturavhengigheten til resistansen for dette Y-Ba-Cu-0 kompleks ble bestemt i en enkel flytende nitrogen-flaske, med resultat som vist på figur 8. Resistansen (R) falt til å begynne med lineært med temperaturen (T). Et avvik i resistansverdien fra den lineære temperaturavhengigheten ble tydelig ved 93 K. En nullmotstandstilstand ble oppnådd ved 80 K. (Når imidlertid pelletene ble avkjølt på en aluminiumsplate som et varmesluk til romtemperatur i luft, ble nullresistivitetstilstanden oppnådd ved 90 K). Varia-sjonen av den magnetiske susceptibiliteten (X) med temperaturen ble målt, med resultater som vist på figur 9. Et diamagnetisk skift ble observert å starte ved 91 K, og størrelsen på skiftet økte hurtig med ytterligere avkjøling. Ved 4,2 K tilsvarte det diamagnetiske signalet 24 % av det supraledende signalet til en blyprøve med tilsvarende dimensjoner. I et magnetisk felt forskjøv fallet i resistivitet seg mot lavere temperatur som vist på figur 10. Ved det maksimale påtrykte felt holdt null-resistivitetstilstanden seg ved en temperatur så høy som 4 0 K. Preliminære røntgen-pulver-diffraksjonsmønstre viste tilstedeværelsen av flere faser som var tydelig ikke-karakteristiske for K2NiF4-strukturen i prøvene.
Resultatene ovenfor demonstrerer utvetydig at supraledning finner sted i Y-Ba-Cu-0 oksidkomplekset med en omvandling mellom 80 og 93 K (og 90 til 93 K ved avkjøling på aluminumsplaten) . Det øvre kritiske feltet Hc2 (T) ble bestemt ved resistansmåling. Dersom den positive krumningen ved svært svake felter blir neglisjert, observeres en verdi av dHc2/dT nær Tc å være 3T/K eller 1,3T/K, avhengig av om Hc2(Tc) er tatt ved 10 % fallet til den normale tilstands-motstanden, eller ved 50 %-fallet. I grensetilfellet med svak kopling ble Hc2(0) anslått til å være mellom 80 og 180T i Y-Ba-Cu-0 oksidkomplekset. Det paramagnetiske grensefeltet ved 0 K for en prøve med Tc~ 90 K er 165T.
EKSEMPEL XII
100 mg Y203, 349,57 mg BaC03 og 211.39 mg CuO ble grundig blandet i en morter. Blandingen fortsatt inntil mikroskopiske undersøkelser viste at det hvite Y203 og BaC03 pulver var grundig blandet med det mørke CuO pulver slik at det ble frembrakt en blanding med ensartet farge uten områder eller streker av hvit eller lysere farge. Pulverblandingen ble så komprimert til pelleter med omtrent 3/16 tomme diameter og 1/16 tomme tykkelse i en pelletform ved påføring av omtrent 250 psi pelletiseringstrykk. Pelletene ble så reagert under atmosfæriske forhold ved en temperatur på 1000°C i omtrent 20 til omtrent 30 minutter og deretter fjernet fra ovnen og plassert på en aluminium varmeslukplate for hurtig å avkjøle de reagerte pelleter til omgivelsestemperatur. <T>dl, <T>co, <T>cl og røntgendiffraksjons-gitterparametere målt for dette YBCO-kompleks er vist i tabell 1.
EKSEMPEL XIII.
100 mg La203, 242,271 mg BaC03 og 146,478 mg CuO ble grundig blandet i en morter inntil blandingen var av ensartet farve, hvilket ble fastslått ved en mikroskopisk under-søkelse. Pulverblandingen ble så komprimert til pelleter med en diameter på omtrent 3/16 tomme og en tykkelse på 1/6 tomme i en pelletform ved påføring av omtrent 250 psi pelletiseringstrykk. Pelletene ble så reagert i luft i omtrent 8 timer etterfulgt av en reaksjon i omtrent 20 til 30 minutter under en redusert oksygenatmosf ære (tilnærmet 2000 ti) ved
850°C. Etterpå fulgte avkjøling ved at oksygen ved omgivelsestemperatur ble sendt gjennom reaksjonssonen som inneholdt pelletene. Ddl, Tco, <T>cl og røntgendiffraksjons-gitterparametrene bestemt for dette LaBCO-kompleks er vist i tabell 1.
EKSEMPEL XIV
LBa2Cu306+6- oksidkomplekser hvori "L" er Nd, Sm, Eu,
Gd, Er og Lu ble fremstilt med mengder av materialer og reak-sj onstemperaturer som vist i den nedenstående tabell:
I hvert tilfelle ble pulverkomponentene grundig blandet ved hjelp av morterstøter inntil en mikroskopisk undersøkelse avdekket en pulverblanding med ensartet farge. I hvert tilfelle ble den resulterende pulverblandingen komprimert til pelleter med omtrent 3/16 tomme diameter og 1/16 tomme tykkelse i en pelletform ved påføring av omtrent 250 psi pelletiseringstrykk. I hvert tilfelle ble de resulterende pelleter reagert i omtrent 2 0 minutter under en redusert oksygenatmosf ære (tilnærmet 2000 tt) ved reaks jonstempera-turene som er indikert ovenfor. Deretter fulgte avkjøing til omgivelsestemperatur ved at oksygen med omgivelsestemperatur ble ført over de reagerte pelleter. Tdl, <T>co, <T>cl og røntgen-dif fraksjonsgitterparametere som ble målt for hver av de resulterende NeBCO, SaBCO, EBCO, GaBCO, ErBCO og LuBCO-prøvene er vist i tabell 1.
Det fremgår åpenbart av den forutgående beskrivelse at tilleggsfordeler og modifikasjoner kan oppnås av fagkyndige. Oppfinnelsen er i sine videste aspekter derfor ikke begrenset til de spesifiserte eksempler som er vist og beskrevet. Følgelig kan det foretas avvik fra detaljene som er vist i eksemplene uten at rammen for oppfinnelsen forlates.
Claims (19)
1. Fremgangsmåte for å lede en elektrisk strøm i et ledermateriale uten elektriske motstandstap, karakterisert ved de følgende trinn: som ledermateriale benyttes et metalloksid-kompleks med formel
hvor "L" er scandium, yttrium, lantan, cerium, praseodym, neodym, samarium, europium, gadolinium, terbium, dysprosium, holmium, erbium, thulium, ytterbium, lutetium, eller en kombinasjon av disse; "M" er barium, strontium, kalsium, magnesium, kvikksølv eller en kombinasjon av disse; "A" er kopper, vismut, titan, wolfram, zirkon, tantal, niob, vanadium eller en kombinasjon av disse; "x" er fra 0,65 til 0,80; "a" er 1; "b" er 1; og "y" er fra 2 til 4; hvilket gir metalloksid-komplekset null elektrisk resistans ved en temperatur på 70 K;
metalloksid-komplekset avkjøles til en temperatur ved eller under den hvorved metalloksid-komplekset blir supra-ledende; og
en flyt av elektrisk strøm initieres inne i metall-oksidkomplekset mens metalloksid-komplekset holdes ved eller under den temperatur hvorved det blir supraledende.
2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at "M" er barium eller strontium, "A" er kopper, og "x" er 0,667.
3. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at oksid-komplekset har formelen LM2A306+§ og 6 har en tallverdi fra 0,1 til 4,5.
4. Fremgangsmåte ifølge krav 3, karakterisert ved at 5 har en tallverdi fra 0,1 til 1,0.
5. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at
som ledermaterialet benyttes et L-M-A-O-kompleks hvor "L" er yttrium, lantan, scandium, lutetium eller en kombinasjon av disse; "M" er barium; og "A" er kopper;
idet komplekset omfatter en supraledende krystallinsk fase med en krystallstruktur som er ukarakteristisk for en K2NiF4-struktur og med hovedsakelig null elektrisk resistans ved 77 K; og
hvor den supraledende krystallinske fasen har en formel hvor 6 har en tallverdi fra 0,1 til 1,0.
6. Fremgangsmåte ifølge krav 5, karakterisert ved at den supraledende krystallinske fasen forekommer i mengder som er tilstrekke-lige til å gi blandingen et diamagnetisk signal ved 4,2 K som tilsvarer minst 24% av det supraledende signal for en bly-prøve med tilsvarende dimensjoner.
7. Fremgangsmåte ifølge krav 5 eller 6, karakterisert ved at "L" er yttrium eller lutetium.
8. Fremgangsmåte ifølge krav 7, karakterisert ved at"L"er yttrium.
9. Sammensetning som er supraledende ved en temperatur på 40 K,
karakterisert ved : et sintret metalloksid-kompleks med formel
hvor "L" er scandium, yttrium, lantan, cerium, praseodym, neodym, samarium, europium, gadolinium, terbium, dysprosium, holmium, erbium, thulium, ytterbium eller lutetium, eller en kombinasjon av disse; "M" er barium, strontium, kalsium, magnesium, kvikksølv eller en kombinasjon av disse; "A" er kopper, vismut, wolfram, zirkon, tantal, niob eller vanadium eller en kombinasjon av disse; "x" er fra 0,65 til 0,80; "a" er 1; "b" er 1; "y" er fra 2 til 4.
10. Supraledende sammensetning ifølge krav 9, karakterisert ved at "M" er barium eller strontium, og "A" er kopper.
11. Supraledende sammensetning ifølge krav 9 eller 10, karakterisert ved at oksidkomplekset har formelen
hvor 5 har en tallverdi fra 0,1 til 4,5.
12. Supraledende sammensetning ifølge krav 11, karakterisert ved at "M" er barium eller strontium; "A" er kopper og 5 har en tallverdi fra 0,1 til 1,0.
13. Supraledende sammensetning ifølge krav 9, karakterisert ved at den utgjøres av et L-M-A-O-kompleks hvor "L" er yttrium, lantan, scandium, lutetium eller en kombinasjon av disse; "M" er barium; og "A" er kopper;
komplekset omfatter en supraledende krystallinsk fase med en krystallstruktur som er ukarakteristisk for en K2NiF4-krystallstruktur og har hovedsakelig null elektrisk resistans ved 77 K; og ved at
den supraledende krystallinske fasen har en formel L1<M>2<A>3<0>6+5 hvor 5 har en tallverdi fra 0,1 til 1,0.
14. Supraledende sammensetning ifølge krav 13, karakterisert ved at den supraledende krystallinske fasen forekommer i mengder som er tilstrekke-lige til å gi komplekset et diamagnetisk signal ved 4,2 K som tilsvarer minst 24% av det supraledende signalet for en bly-prøve med tilsvarende dimensjoner.
15. Supraledende sammensetning ifølge krav 13 eller 14, karakterisert ved at "L" er yttrium eller lutetium.
16. Supraledende sammensetning ifølge krav 15, karakterisert ved at "L" er yttrium.
17. Fremgangsmåte for å lage et supraledende metalloksid-kompleks,
karakterisert ved de følgende trinn: forbindelser i fast fase som inneholder L, M, A og 0 i mengder som passer for å gi formelen [L-l_xMx] aAb0y blandes, hvor "L" er scandium, yttrium, lantan, cerium, praseodym, neodym, samarium, europium, gadolinium, terbium, dysprosium, holmium, erbium, thulium, ytterbium, lutetium, eller en kombinasjon av disse; "M" er barium, strontium, kalsium, magnesium, kvikksølv eller en kombinasjon av disse; "A" er kopper, vismut, titan, wolfram, zirkon, tantal, niob, vanadium eller en kombinasjon av disse; "a" er 1; "b" er 1;
"x" er fra 0,65 til 0,80; og "y" er fra 2 til 4; hvilket gir oksid-komplekset null elektrisk resistans ved en temperatur på 40 K;
blandingen komprimeres til en fast masse ved anvendelse av trykk fra 14,5xl0"<3> Nm-<2> til 4,35 Nm"<2> (100 til 30.000 psi) ;
den faste massen oppvarmes til en temperatur fra 800 til 1000°C slik at den komprimerte blandingen reagerer i fast tilstand; og
den faste massen bråkjøles til omgivelsestemperatur i luft.
18. Fremgangsmåte ifølge krav 17, karakterisert ved at "M" er barium eller strontium, "A" er kopper.
19. Fremgangsmåte ifølge krav 17 eller 18, karakterisert ved at den faste massen oppvarmes i en atmosfære med redusert oksygeninnhold med et trykk på 0,015 Nm"<2> (2000iiHg) ved en temperatur fra 820°C til 950°C.
Applications Claiming Priority (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US208987A | 1987-01-12 | 1987-01-12 | |
US699187A | 1987-01-27 | 1987-01-27 | |
US1220587A | 1987-02-06 | 1987-02-06 | |
US07/032,041 US7056866B1 (en) | 1987-01-12 | 1987-03-26 | Superconductivity in square-planar compound systems |
PCT/US1987/002958 WO1988005029A1 (en) | 1987-01-12 | 1987-11-09 | Superconductivity in square-planar compound systems |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
NO884019L NO884019L (no) | 1988-09-09 |
NO884019D0 NO884019D0 (no) | 1988-09-09 |
NO304807B1 true NO304807B1 (no) | 1999-02-15 |
Family
ID=25748176
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
NO884019A NO304807B1 (no) | 1987-01-12 | 1988-09-09 | Supraledning i systemer med kvadratisk-planare forbindelser |
Country Status (16)
Country | Link |
---|---|
EP (2) | EP0341266B1 (no) |
JP (1) | JP2691360B2 (no) |
CN (1) | CN1033990C (no) |
AT (1) | ATE117835T1 (no) |
AU (1) | AU1425588A (no) |
DD (1) | DD301618A9 (no) |
DE (1) | DE3790872T1 (no) |
DK (1) | DK503988A (no) |
ES (1) | ES2071609T3 (no) |
GB (1) | GB2228928B (no) |
GR (1) | GR3015834T3 (no) |
IL (1) | IL84449A (no) |
NL (1) | NL8720762A (no) |
NO (1) | NO304807B1 (no) |
SE (1) | SE466929B (no) |
WO (1) | WO1988005029A1 (no) |
Families Citing this family (43)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6638894B1 (en) * | 1987-01-09 | 2003-10-28 | Lucent Technologies Inc. | Devices and systems based on novel superconducting material |
US5360786A (en) * | 1987-01-17 | 1994-11-01 | University Of Tokyo | Superconductive material |
CN1031620A (zh) * | 1987-01-23 | 1989-03-08 | 国际商用机器公司 | 具有高转变温度的氟化钾镍型结构的新型超导化合物及其制备方法 |
GB2201955B (en) * | 1987-03-11 | 1991-09-18 | Ibm | Electrically superconducting compositions and processes for their preparation |
JPS63225527A (ja) * | 1987-03-12 | 1988-09-20 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 超伝導性物質 |
JPS63225525A (ja) * | 1987-03-12 | 1988-09-20 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 超伝導性物質 |
US5238912A (en) * | 1987-03-13 | 1993-08-24 | The University Of Tokyo | Y-Ba-Cu-O superconductive substance |
JP2828631B2 (ja) * | 1987-03-13 | 1998-11-25 | 三洋電機株式会社 | 超電導物質の製造方法 |
JPS63225530A (ja) * | 1987-03-13 | 1988-09-20 | Tokyo Univ | 超伝導性素材物質 |
AU598115B2 (en) * | 1987-03-18 | 1990-06-14 | Semiconductor Energy Laboratory Co. Ltd. | Superconducting oxide ceramics |
EP0283620A1 (en) * | 1987-03-25 | 1988-09-28 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Superconducting ceramics |
CA1335327C (en) * | 1987-04-07 | 1995-04-25 | Osamu Kohno | Oxide superconductor and manufacturing method thereof |
EP0287325B1 (en) * | 1987-04-13 | 1994-07-27 | Hitachi, Ltd. | Superconducting material and process for producing the same |
JPS63270339A (ja) * | 1987-04-24 | 1988-11-08 | Nec Corp | 酸化物超伝導体組成物 |
JP2571789B2 (ja) * | 1987-07-26 | 1997-01-16 | 住友電気工業株式会社 | 超電導材料及びその製造方法 |
US5106830A (en) * | 1988-01-15 | 1992-04-21 | University Of Arkansas | High temperature superconductor system having the formula Tl-Ba-Cu-O |
US5073536A (en) * | 1988-02-12 | 1991-12-17 | The University Of Arkansas | High temperature superconductors comprising Tl--Ca--Ba--O, Tl--Sr--Ba--Cu--O--Sr--Cu--O |
GB8808618D0 (en) * | 1988-04-12 | 1988-05-11 | Ici Plc | High efficiency antenna |
FR2635227B1 (fr) * | 1988-08-02 | 1992-01-03 | Commissariat Energie Atomique | Materiaux supraconducteurs jusqu'a des temperatures superieures a celles de l'azote liquide, appartenant au systeme y-ba-cu-o |
US5126316A (en) * | 1988-08-24 | 1992-06-30 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Bi2 Sr3-x Yx Cu2 O8+y superconducting metal oxide compositions |
US5112800A (en) * | 1988-08-25 | 1992-05-12 | The University Of Arkansas | Preparation of superconducting Tl-Ba-Ca-Cu-O thin films by Tl2 O3 |
US5036044A (en) * | 1988-09-29 | 1991-07-30 | University Of Arkansas | R-Tl-Sr-Ca-Cu-O superconductors |
US5164362A (en) * | 1988-09-29 | 1992-11-17 | University Of Arkansas | Tl-Sr-Ca-Cu-O superconductors |
JP2719518B2 (ja) * | 1989-01-25 | 1998-02-25 | 東京大学長 | 酸化物超伝導性素材の製造法 |
US5214026A (en) * | 1989-01-25 | 1993-05-25 | University Of Tokyo | Method for producing a R-Ce-Cu-O superconducting material wherein R is at least one rare earth element |
US5217947A (en) * | 1989-02-16 | 1993-06-08 | The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University | High-temperature superconductors |
DE3905424C2 (de) * | 1989-02-22 | 1994-02-17 | Vacuumschmelze Gmbh | Verfahren zur Herstellung einer supraleitenden Verbindung zwischen oxidischen Supraleitern |
US5098868A (en) * | 1989-10-13 | 1992-03-24 | University Of Kansas | Vanadium-based superconducting metallic oxides |
US5215962A (en) * | 1990-02-26 | 1993-06-01 | The University Of Arkansas | 90 K Tl-Ba-Ce-Cu-O superconductor and processes for making same |
US5096881A (en) * | 1990-03-15 | 1992-03-17 | The University Of Arkansas | Preparation of a superconducting Tl2 Ca2 Ba2 Cu3 O.sub.x2 O3 vapor |
CA2043894A1 (en) * | 1990-09-12 | 1992-03-13 | Zhengzhi Sheng | M-r-t1-sr-cu-o based superconductors above liquid nitrogen temperature and processes for making same |
DE4244723C2 (de) * | 1992-01-27 | 1995-09-07 | Roth Technik Gmbh | Sauerstoffsensor auf der Basis komplexer Metalloxide |
EP0557951A1 (de) * | 1992-02-28 | 1993-09-01 | Hoechst Aktiengesellschaft | Oxidkeramisches supraleitendes Material und Verfahren zu seiner Herstellung |
CN1207796C (zh) | 1999-02-17 | 2005-06-22 | 索尔瓦钡/锶有限公司 | 由锌掺杂的氧化铜材料制成的超导体 |
US6522217B1 (en) | 1999-12-01 | 2003-02-18 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Tunable high temperature superconducting filter |
US6711912B2 (en) | 2000-09-07 | 2004-03-30 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Cryogenic devices |
US6688127B2 (en) | 2000-09-07 | 2004-02-10 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Cryogenic devices |
DE10248025A1 (de) * | 2002-10-15 | 2004-05-13 | THEVA DüNNSCHICHTTECHNIK GMBH | Schichtmaterial sowie Verfahren zur Verbesserung der Stromtragfähigkeit von Hochtemperatur-Supraleiter-Dünnschichten |
CN1294598C (zh) * | 2004-09-29 | 2007-01-10 | 刘贤彰 | 超导电力电缆 |
CN100356484C (zh) * | 2004-10-01 | 2007-12-19 | 中国科学技术大学 | La2-xSrxCuO4有序纳米线阵列及其制备方法 |
WO2006071899A2 (en) | 2004-12-23 | 2006-07-06 | Superconductor Technologies, Inc. | Rf-properties-optimized compositions of (re)ba2cu3o7-d thin film superconductors |
DE102009010011B3 (de) * | 2009-02-21 | 2010-08-26 | Bruker Eas Gmbh | Verfahren zur Verbindung von zwei oder mehr MgB2-Supraleiterdrähten über einen Presskörper aus HTS-Pulver und supraleitende Verbindungsstelle von zwei oder mehr dieser Drähte |
US20170279028A1 (en) * | 2016-03-22 | 2017-09-28 | Eastern Plus, LLC | Purposing and repurposing a group of compounds that can be used as high temperature superconductors |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS51150692A (en) * | 1975-06-20 | 1976-12-24 | Arita Kosei | High conductivity composed substance |
-
1987
- 1987-11-09 DE DE873790872T patent/DE3790872T1/de active Pending
- 1987-11-09 WO PCT/US1987/002958 patent/WO1988005029A1/en not_active Application Discontinuation
- 1987-11-09 JP JP63502481A patent/JP2691360B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1987-11-09 AU AU14255/88A patent/AU1425588A/en not_active Abandoned
- 1987-11-09 EP EP88902345A patent/EP0341266B1/en not_active Revoked
- 1987-11-09 DD DD87308853A patent/DD301618A9/de unknown
- 1987-11-09 GB GB8915733A patent/GB2228928B/en not_active Expired - Lifetime
- 1987-11-09 NL NL8720762A patent/NL8720762A/nl unknown
- 1987-11-11 CN CN87107765A patent/CN1033990C/zh not_active Expired - Lifetime
- 1987-11-11 ES ES87309953T patent/ES2071609T3/es not_active Expired - Lifetime
- 1987-11-11 AT AT87309953T patent/ATE117835T1/de not_active IP Right Cessation
- 1987-11-11 EP EP87309953A patent/EP0280812B1/en not_active Revoked
- 1987-11-12 IL IL84449A patent/IL84449A/xx not_active IP Right Cessation
-
1988
- 1988-09-09 NO NO884019A patent/NO304807B1/no not_active IP Right Cessation
- 1988-09-09 DK DK503988A patent/DK503988A/da not_active Application Discontinuation
-
1989
- 1989-07-12 SE SE8902517A patent/SE466929B/sv not_active IP Right Cessation
-
1995
- 1995-04-17 GR GR950400964T patent/GR3015834T3/el unknown
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
ATE117835T1 (de) | 1995-02-15 |
CN1033990C (zh) | 1997-02-05 |
GR3015834T3 (en) | 1995-07-31 |
IL84449A0 (en) | 1988-04-29 |
NO884019L (no) | 1988-09-09 |
GB2228928A (en) | 1990-09-12 |
GB2228928B (en) | 1991-09-25 |
WO1988005029A1 (en) | 1988-07-14 |
ES2071609T3 (es) | 1995-07-01 |
SE8902517D0 (sv) | 1989-07-12 |
GB8915733D0 (en) | 1990-02-21 |
NL8720762A (nl) | 1989-10-02 |
JPH02502903A (ja) | 1990-09-13 |
IL84449A (en) | 1992-01-15 |
DK503988A (da) | 1988-11-09 |
EP0280812B1 (en) | 1995-01-25 |
NO884019D0 (no) | 1988-09-09 |
EP0341266A1 (en) | 1989-11-15 |
EP0280812A1 (en) | 1988-09-07 |
DK503988D0 (da) | 1988-09-09 |
JP2691360B2 (ja) | 1997-12-17 |
EP0341266A4 (en) | 1990-04-10 |
EP0341266B1 (en) | 1995-08-30 |
DD301618A9 (de) | 1993-04-29 |
CN87107765A (zh) | 1988-08-10 |
AU1425588A (en) | 1988-07-27 |
SE8902517L (sv) | 1989-07-12 |
DE3790872T1 (de) | 1990-02-01 |
SE466929B (sv) | 1992-04-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
NO304807B1 (no) | Supraledning i systemer med kvadratisk-planare forbindelser | |
CA1341624C (en) | Superconductivity in square-planar compound systems | |
CA1337149C (en) | Devices and systems based on novel superconducting material | |
US5348935A (en) | Highly oxidized superconductors | |
US4952555A (en) | Superconducting material Ba1-x (Y1-w γw)CuOz (γ=Ti, Zr, Hf, Si, Ge, Sn, Pb, or Mn) and a process for preparing the same | |
Zhou et al. | Superconductivity in the (Sr1− xYx) CuO2 (x= 0.00− 0.30) system synthesized under high pressure | |
US5439878A (en) | Method for preparing copper oxide superconductor containing carbonate radicals | |
US5217949A (en) | Superconductors | |
CA1341621C (en) | Superconductivity in an oxide compound system without rare earth | |
EP0436723B1 (en) | Oxide superconductor and method of producing the same | |
JP2817869B2 (ja) | 炭酸基を含む銅酸化物超伝導体およびその製造方法 | |
JP2831755B2 (ja) | 酸化物超伝導体 | |
US5169830A (en) | Superconducting material | |
Paranthaman et al. | Hole concentration and critical temperature in Tl 2–y Ba 2–z La z CuO 6–x | |
JP2598055B2 (ja) | 電子デバイス用酸化物超電導薄膜 | |
KR0160509B1 (ko) | 고온산화물 초전도체 | |
US5229035A (en) | Bi-Pb-Sr-Ca-Cu-O system superconductors | |
Ahmed | Study of the Structural and Electrical Properties of Bi2-xAgxBa2-ySryCa2Cu3O10+ δ System | |
JP3284010B2 (ja) | 金属酸化物材料及びそれを用いた超伝導デバイス | |
Mani et al. | Effect of boron substitution on the crystallographic structure and superconducting properties in Y1‐xBxBa2Cu3Oy system | |
Dou et al. | Fabrication and Critical Current Density of Ag-Sheathed Bi (Pb) SrCaCuO Superconducting Tapes | |
Shiraki et al. | Synthesis and Low Temperature Physical Properties of Metal Substituted CoSr2YCu2Oy. | |
EP0459359A2 (en) | Bi-Pb-Sr-Ca-Cu-O system superconductors | |
Luo et al. | Phonon spectroscopy and transport properties of Y 1-x Nd x Sr 2 Cu 2.7 Mo 0.3 O 7-δ | |
JPS63230525A (ja) | 超伝導性素材 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MK1K | Patent expired |