Навигация
Рецепт изготовления сверхпроводника
35727
знаков
1
таблица
1
изображение
7.4 Рецепт изготовления сверхпроводника.
Рецепт:
1)Возьмите 1,13г. окиси иттрия, 3,95г. углекислого бария и 2,39г. окиси меди.
2)Перемешайте, а затем растолките в порошок в ступке.
3)Получившуюся смесь отожгите – продержите в печи при температуре 9500C приблизительно 12часов.
4)Охладите полученный комок, вновь растолките его в ступке.
5)Спрессуйте порошок в таблетки.
6)Снова отожгите получившиеся таблетки при той температуре и в течение того же времени, однако теперь с обязательной подачей в печь кислорода.
7)Медленно охладите таблетки – скорость понижения температуры не должна превышать 100град/ч.
7.5 Техника безопасности.
Замечания по технике безопасности.
Как сам материал сверхпроводника Y-Ba-Cu-O, так и исходные компоненты не относятся к числу ядовитых веществ. Однако при работе с ними необходимо соблюдать определенные правила. Нужно использовать защитные очки, перчатки, а при измельчении компонентов в ступке обязательно надевать марлевые повязки на рот. Вдыхать пыль углекислого бария и окиси меди вредно. Провидите все операции в помещении, оборудованном вытяжкой, - это, впрочем, обязательный элемент оборудования любой лаборатории. В том числе и в школьной.
Замечания к рецепту.
Указанные количества исходных компонентов позволяют получить примерно 7 грамм сверхпроводника Y-Ba-Cu-O, или около 5 таблеток диаметром 1см. и толщиной 1мм.
Некоторые трудности, встречающиеся при изготовлении:
Исходные компоненты не относятся к числу редких веществ. Их можно найти в различных научных учреждениях, а также на многих предприятиях. Получить описываемый сверхпроводник можно по более простой схеме и из других компонентов. Однако лучше начинать с приведенного рецепта. Для отжига можно использовать печь, предназначенную для изготовления керамики. Такие печи есть во многих кружках керамики и в художественных студиях. Дело в том, что изготовляемый сверхпроводник так же представляет собой керамику, как и некоторые знакомые предметы домашнего обихода. Только нам нужна керамика – металл, поэтому таблетки будут получаться другого цвета – черные. Цвет керамического сверхпроводника – важный показатель его качества. Если он получится с прозеленью, значит, опыт изготовления был не удачен, и все надо начинать сначала (при этом можно измельчить получившиеся таблетки). Зеленый цвет свидетельствует о недостатке кислорода в образце. Желательно получить материал с химической формулой: Y-Ba2Cu3O7. Однако контролировать содержание кислорода по исходной смеси невозможно, к тому же кислород способен улетучиваться в процессе изготовления. Так что подача кислорода в печь при отжиге существенна. Сам кислород можно получить в научных, медицинских, производственных организациях (он используется, например, при сварке). Для подачи его в печь можно применить насос, который служи для накачки воздуха в аквариум. Скорость подачи кислорода может быть минимальной такой, что бы кожа ощущала легкое дуновение газа. Довольно существенно поддержание температуры отжига. Работа будет бесполезной, если температура отжига опускается ниже 900°С. Превышение рабочей температуры на 100° приведет к расплавлению смеси. Тогда придется ее вновь растолочь и начать все с начала. Так что надо предварительно проверить термометр печи, обычно он показывает далекие от истины значения. Очень важно медленно охлаждать изготовленные таблетки – быстрое охлаждение ведет к потере кислорода. Таким образом, первоначально цикл отжиг-охлаждение будет занимать 20 часов. Необходимо организовать ночные дежурства. При изготовлении понадобится также пресс. Оценка показывает, что нужно развивать усилие в 7 тысяч на таблетку диаметром около 1 см., чтобы получить хороший образец. По-видимому, таблетки можно прессовать даже с помощью самодельного винтового пресса. Стоит обратить внимание также на выбор тигля, в котором отжигается материал. Металлический тигль может реагировать со сверхпроводником, иногда с нежелательными последствиями. К тем же последствиям могут привести примеси в смеси исходных материалов. Например, 2-3% примеси атомов железа вместо меди ведут к подавлению сверхпроводимости.
Что можно делать с изготовленными таблетками?
Можно убедиться в резком падении сопротивления при сверхпроводящем переходе. Однако с помощью стандартных приборов вряд ли удастся по величине сопротивления отличить сверхпроводящий образец от медного. Экспериментально сверхпроводимость можно наблюдать, включив в общую электрическую цепь звено из сверхпроводника. В момент перехода в сверхпроводящее состояние разность потенциалов на концах этого звена обращена в ноль. Явление сверхпроводимости можно понять и обосновать только с помощью квантовых представлений. Почти полвека сущность этого явления оставалась не расшифрованной, из-за того, что методы квантовой механики еще не в полной мере использовались в физике твердого тела. Гораздо нагляднее демонстрация эффекта Майснера. В любом случае для охлаждения понадобится жидкий азот. (Майснер Вальтер Фриц (1882-1974гг.), немецкий физик).
Похожие работы
... равны удельным значениям энтропии, взятой с обратным знаком, и объеме: (4.30) Если в точках, удовлетворяющих фазовому равновесию: , первые производные химического потенциала для разных фаз испытывают разрыв: , (4.31) говорят, что термодинамическая система испытывает фазовый переход I-го рода. Для фазовых переходов первого рода характерно наличие срытой теплоты фазового перехода, ...
... от переподъемов, нулевую и максимальную защиты. - предусматривать остановку сосудов в промежуточных точках ствола. световую сигнализацию о режимах работы подъемной установки в здании подъемной машины, у оператора загрузочного устройства, у диспетчера. Современные регулируемые электроприводы постоянного тока для автоматизированных подъемных установок выполняют на основе двигателей постоянного ...
... = 44,5 см, c = 12 см, а=20 см, l=8 см. Силовое действие магнитной системы оценивалось по величине равной произведению модуля поля Н на его градиент. Было получено, что распределение модуля поля Н рассматриваемой нами магнитной системы характеризуется ярко выраженной угловой зависимостью. Поэтому расчет модуля поля Н проводился с шагом в 1° для точек, расположенных на двух разных дугах для всего ...
... системы состоит в получении ее “фазового портрета” (Волькенштейн, 1978). Он дает возможность выявить стационарные состояния системы и характер ее динамики при отклонении от них. Метод фазовых портретов применяется в технике для анализа и предсказания поведения физических систем различной сложности и в математической экологии для анализа динамики численности популяций (Волькенштейн, 1978; Свирежев ...
0 комментариев