بهبود ابررسانایی دی‌بريد منيزيم توسط نانوكربن

[azarafrooz 14221]

دانشمندان آلمانی دانسیته جریان بحرانی ابررسانای دی‌برید منیزیم را از طریق اضافه کردن ناخالصی‌هایی از جنس نانوساختارهای کربن بهبود دادند.

مارکو هرمن و همکارانش در IFW درزدن همچنین توانستند میدان بحرانی بالایی این ماده را نیز با استفاده از همین روش بهبود بخشند. این روش شامل استفاده از کربن با اندازه‌ دانه‌های ریز (که قبلاً آسیاب شده است) و فعالیت زیاد همراه با پودر نانوسایز پیش‌ماده MgB2 می‌باشد که با آسیاب انرژی بالا تهیه شده است. اگر قرار باشد ابررسانای دمای پایین در کاربردهای عملی مورد استفاده قرار بگیرد، بهبود هر دوی این پارامترها ضروری می‌باشد.

دی‌برید منیزیم که برای اولین بار در سال 2001 خاصیت ابررسانایی آن کشف شد، به دلیل دمای بحرانی بالا (39 درجه کلوین)، هزینه پایین، و ترکیب شیمیایی ساده‌اش پتانسیل بالایی برای کاربردهای فناورانه دارد. با این حال پایین بودن میدان بحرانی بالا (Hc2) و دانسیته جریان بحرانی (Jc) دی‌برید منیزیم خالص مانع استفاده از آن گردیده است.

در سال‌های اخیر محققان نشان داده‌اند که می‌توان خاصیت ابررسانایی دی‌برید منیزیم را از طریق اضافه کردن ناخالصی‌های مختلف کربن از جمله کربید سیلیکون، نانولوله کربنی، و خود کربن خالص بهبود بخشید. حال هرمن و همکارانش نشان داده‌اند که کربن آسیاب‌شده با غ=فعالیت بالا نیز ناخالصی مناسبی برای این منظور می‌باشد.

 

این تیم تحقیقاتی که کار خود را در قالب پروژه اروپایی HIPERMAG انجام داده است، دریافت که این ناخالصی می‌تواند Hc2 دی‌برید منیزیم را برای x=0.221 در MgB2-xCx در 20 درجه کلوین تا T 4/11 افزایش دهد.

بنابرگفته محققان این پیشرفت به دلیل ویژگی‌های پخش الکترون باردار فاز MgB2-xCx تشکیل شده می‌باشد. استفاده از این ناخالصی‌های پودری کربن در نوارهای دی‌برید منیزیم تهیه شده توسط فناوری «پودردر لوله» منجر به بالاترین مقدار Jc گزارش شده برای این سیستم گردید (10 کیلوآمپر بر سانتی‌متر مربع در T 3/14 و 2/4 کلوین). همچنین میزان به دست آمده Jc معادل 10 کیلوآمپر بر سانتی‌متر مربع در T 5 و 20 درجه کلوین نشان‌دهنده مزیت استفاده از دی‌برید منیزیم نسبت به دیگر ابررساناهای تجاری دمای پایین می‌باشد.

آندریاس دن اودن و مارک دال هماهنگ‌کننده‌های HIPERMAG در مصاحبه با nanotechweb.org بیان داشتند:

« دی‌برید منیزیم نسبت به NbTi به سرعت در حال تبدیل به یک ابررسانای فنی تجاری برای میدان‌های مغناطیسی متوسط می‌باشد. از آنجایی که مقدار Tc بالاتر آن امکان کاهش هزینه‌های سیستم و همچنین نگهداری را در کاربردهای تجاری مهمی همچون MRI یا NMR فراهم می‌کند، یقیناً شاهد افزایش نقش آن در زمینه مواد نیز خواهیم بود. به علاوه نتایج هیجان‌انگیز همکاران ما در درزدن روشن می‌کند که چگونه محدودیت‌های عملکرد رساناهای MgB2 هنوز در حال رفع شدن است که این امر ایجاد پیشرفت‌های زیادی را در عرصه‌هایی که ابررساناهای موجود نقش حاشیه‌ای دارند، موجب می‌شود».