способ получения сверхпроводящего трехкомпонентного борида

Классы МПК:C01B35/04 бориды металлов
C04B35/58 на основе боридов, нитридов или силицидов
H01B12/00 Сверхпроводники, сверхпроводящие кабели или передающие линии
Автор(ы):, ,
Патентообладатель(и):Учреждение Российской академии наук Институт Физики Твердого Тела РАН (ИФТТ РАН) (RU)
Приоритеты:
подача заявки:
2010-06-03
публикация патента:

Изобретение относится к области химической технологии, а именно к получению новых сверхпроводящих борсодержащих соединений. Сверхпроводящий трехкомпонентный борид, содержащий литий, ванадий и бор, с переходом в сверхпроводящее состояние при температуре 27 К получают твердофазным высокотемпературным синтезом исходных компонентов в виде смеси порошков ванадия и порошка бора, имеющих мольное отношение 1:2, и 0,3-0,5 моля металлического лития при температуре 1000°С в вакууме 10-4 Па в течение 5 минут. Технический результат изобретения - получение сверхпроводящих соединений, содержащих литий, ванадий и бор, с переходом в сверхпроводящее состояние при существенно более высоких температурах. 2 пр., 1 ил.

Рисунки к патенту РФ 2443627

способ получения сверхпроводящего трехкомпонентного борида, патент № 2443627

Изобретение относится к области химической технологии, а именно к получению новых сверхпроводящих борсодержащих соединений.

Из уровня техники известно несколько десятков сверхпроводящих борсодержащих соединений [C.Buzea et al. Review of the superconducting properties of MgB2. Superconductor Science & Technology, 2001, v.14, No.11, pp.R115-R146]. Известно также соединение состава LuRh4B4, переходящее в сверхпроводящее состояние при температуре Тс=11,76 К [J М.Vandenberg et al., Proc. Natl. Ac. Sci. USA, 1977, v.74, p.1336]. Указанное соединение получали методом прямого синтеза из элементов при повышенной температуре (~1000°С).

Существенный недостаток известных способов состоит в отсутствии возможности получения трехкомпонентных соединений со сверхпроводящим переходом при температуре выше ~12 К. Сведений о сверхпроводящих трехкомпонентных соединениях, в состав которых входили бы ванадий, бор и литий, вообще обнаружить не удалось.

Техническая задача - получение сверхпроводящих соединений, содержащих литий, ванадий и бор, с переходом в сверхпроводящее состояние при существенно более высоких температурах.

Это достигается тем, что сверхпроводящий трехкомпонентный борид, содержащий литий, ванадий и бор, с переходом в сверхпроводящее состояние при температуре 27 К получают твердофазным высокотемпературным синтезом исходных компонентов порошка ванадия, порошка бора и металлического лития. В смесь порошков ванадия и бора в мольном отношении 1:2 добавляют от 0,3 до 0,5 моля металлического лития. Синтез сверхпроводящего борида проводят в вакууме 10-4 Па при температуре 1000°С в течение 5 минут.

Способ иллюстрируется рис.1, на котором представлены температурные зависимости нормированного на внешнее магнитное поле Н магнитного момента т/Н образцов LiVB. Зависимости (1), (2) и (3) соответствуют образцам, находящимся во внешних магнитных полях Н=100, 300 и 500 Э в процессе измерений, соответственно. Вертикальной стрелкой указана температура перехода образцов в сверхпроводящее состояние Тс=27 К.

Способ осуществляют следующим образом. В смесь порошков ванадия и бора в мольном отношении 1:2 добавляют от 0,3 до 0,5 молей металлического лития. Смесь засыпают в контейнер из нержавеющей стали, который затем помещают в кварцевую ампулу. Для проведения твердофазного высокотемпературного синтеза ампулу подвергают вакуумированию, герметичному отпаиванию и выдержке в печи при температуре 1000°С в течение нескольких минут. После завершения процесса ампулу извлекают из печи, охлаждают до комнатной температуры и, не вскрывая, подвергают контролю сверхпроводящих свойств спеченного образца (продуктов реакции) с помощью измерения температурных зависимостей магнитного момента образца на СКВИД-магнетометре.

На рис.1 представлены температурные зависимости нормированного на внешнее магнитное поле Н магнитного момента m/Н образцов LiVB. Зависимости (1), (2) и (3) соответствуют образцам, находящимся в процессе измерений во внешних магнитных полях Н=100, 300 и 500 Э соответственно. Отклонение магнитного момента m/Н в область отрицательных значений (диамагнитное состояние) наблюдается при температуре Тc<27 К, что свидетельствует о возникновении сверхпроводимости в образцах при температуре Тс=27 К. Увеличение внешнего магнитного поля Н приводит к подавлению сверхпроводимости в образцах (уменьшению диамагнитного сигнала от образцов), что демонстрируется зависимостями (1), (2) и (3).

Пример 1

В контейнер из нержавеющей стали диаметром 4 мм, толщиной стенки 0,3 мм и высотой 25 мм помещали порошки ванадия и бора с размером зерен 100-200 мкм в мольном отношении 1:2 (масса ванадия - 51 мг или 1 ммоль, масса бора - 21,6 мг или 2 ммоль), туда же добавляли кусочек лития массой 2,1 мг или 0,3 ммоль. Контейнер помещали в кварцевую ампулу с внутренним диаметром 5 мм, которую вакуумировали до остаточного давления 10-4 Па и герметично отпаивали. Ампулу устанавливали вертикально в печи сопротивления, нагретой до 1000°С, и выдерживали в течение 5 минут. Затем ампулу извлекали из печи, охлаждали до комнатной температуры и, не вскрывая, исследовали сверхпроводящие свойства полученного образца состава LiVB (рис.1).

Пример 2

В контейнер из нержавеющей стали диаметром 4 мм, толщиной стенки 0,3 мм и высотой 25 мм помещали порошки ванадия и бора с размером зерен 100-200 мкм в мольном отношении 1:2 (масса ванадия - 51 мг или 1 ммоль, масса бора - 21,6 мг или 2 ммоль), туда же помещали кусок лития массой 3,5 мг или 0,5 ммоль. Контейнер помещали в кварцевую ампулу с внутренним диаметром 5 мм, которую вакуумировали до остаточного давления 10-4 Па и герметично отпаивали. Ампулу помещали вертикально в печь сопротивления, нагретую до 1000°С, и выдерживали в течение 5 минут. Затем ампулу извлекали из печи, охлаждали до комнатной температуры и, не вскрывая, исследовали сверхпроводящие свойства полученного образца состава LiVB. Установлено, что образец, полученный по описанной процедуре, имеет сверхпроводящие свойства, идентичные кривым, представленным на рис.1 (поэтому рисунок с этими кривыми авторы решили не дублировать).

Таким образом, предлагаемые компоненты, их количественный состав и условия термообработки позволяют получить новое соединение, переходящее в сверхпроводящее состояние при температуре ~27 К.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Способ получения сверхпроводящего трехкомпонентного борида, содержащего литий, ванадий и бор, с переходом в сверхпроводящее состояние при температуре 27 К, заключающийся в твердофазном высокотемпературном синтезе исходных компонентов в виде смеси порошков ванадия и порошка бора, имеющих мольное отношение 1:2, и 0,3-0,5 моля металлического лития при температуре 1000°С в вакууме 10-4 Па в течение 5 мин.


Скачать патент РФ Официальная публикация
патента РФ № 2443627

patent-2443627.pdf
Патентный поиск по классам МПК-8:

Класс C01B35/04 бориды металлов

Патенты РФ в классе C01B35/04:
способ получения нанодисперсных порошков нитрида бора и диборида титана -  патент 2523471 (20.07.2014)
способ получения додекаборида алюминия -  патент 2513402 (20.04.2014)
способы изготовления порошков диборида титана -  патент 2513398 (20.04.2014)
электролитический способ получения ультрадисперсного порошка гексаборида диспрозия -  патент 2510630 (10.04.2014)
электролитический способ получения ультрадисперсного порошка гексаборида гадолиния -  патент 2507314 (20.02.2014)
способ получения порошка диборида титана для материала смачиваемого катода алюминиевого электролизера -  патент 2498880 (20.11.2013)
электролитический способ получения ультрадисперсного порошка гексаборида гадолиния -  патент 2466217 (10.11.2012)
электролитический способ получения ультрадисперсного порошка гексаборида церия -  патент 2466090 (10.11.2012)
постоянный магнит и способ его изготовления -  патент 2458423 (10.08.2012)
способ получения нанодисперсного порошка гексаборида иттрия -  патент 2448044 (20.04.2012)

Класс C04B35/58 на основе боридов, нитридов или силицидов

Патенты РФ в классе C04B35/58:
боридная нанопленка или нанонить и способ их получения (варианты) -  патент 2524735 (10.08.2014)
способ получения композиционного керамического материала -  патент 2524061 (27.07.2014)
способ получения порошка диборида титана для материала смачиваемого катода алюминиевого электролизера -  патент 2498880 (20.11.2013)
способ получения керамики и композиционных материалов на основе ti3sic2 -  патент 2486164 (27.06.2013)
способ получения защитного покрытия и состав шихты для защитного покрытия -  патент 2471751 (10.01.2013)
способ получения шихты для синтеза нитрида кремния -  патент 2465197 (27.10.2012)
способ получения защитных покрытий на изделиях с углеродсодержащей основой -  патент 2458893 (20.08.2012)
шихта для керамического материала на основе оксидов циркония и алюминия и нитрида циркония -  патент 2455261 (10.07.2012)
материал смачиваемого катода алюминиевого электролизера -  патент 2412284 (20.02.2011)
материал для смачиваемого катода алюминиевого электролизера -  патент 2412283 (20.02.2011)

Класс H01B12/00 Сверхпроводники, сверхпроводящие кабели или передающие линии

Патенты РФ в классе H01B12/00:
сверхпроводящий провод на основе nb3sn -  патент 2522901 (20.07.2014)
способ получения керамического проводника, система для его получения и сверхпроводящий проводник с его применением -  патент 2521827 (10.07.2014)
сверхпроводящая многофазная кабельная система, способ ее изготовления и ее применение -  патент 2521461 (27.06.2014)
ленточный втсп-провод -  патент 2518505 (10.06.2014)
сверхпроводящий многожильный ленточный провод для переменных и постоянных токов -  патент 2516291 (20.05.2014)
способ и устройство для охлаждения сверхпроводящего кабеля -  патент 2491671 (27.08.2013)
сверхпроводящий электрический кабель -  патент 2479055 (10.04.2013)
способ обработки высокотемпературного сверхпроводника -  патент 2477900 (20.03.2013)
способ изготовления оксидной сверхпроводящей тонкой пленки -  патент 2476945 (27.02.2013)
устройство со сверхпроводящим кабелем -  патент 2475876 (20.02.2013)


Наверх