Способ получения высокотемпературного сверхпроводника в системе железо-оксид железа

Способ получения высокотемпературного сверхпроводника в системе железо-оксид железа

Реферат

Изобретение относится к области технологии получения высокотемпературных сверхпроводников в системе металл - оксид металла и может использоваться для получения соединений и изделий, обладающих уникальными физическими свойствами.

В практике физических исследований известны высокотемпературные сверхпроводники, полученные в различных оксидных системах. Хотя имеются определенные теоретические предпосылки к образованию сверхпроводников в различных оксидных системах, однако в научной литературе сведения о теоретической или практической реализации сверхпроводимости для системы железо - оксид железа отсутствуют или сильно ограничены.

Из уровня техники известен способ [CN 101386529 А, 18.03.2009], являющийся наиболее близким аналогом предлагаемому способу, однако сведения, приведенные в данном источнике, довольно скудны, чтобы можно было сделать какие-либо определенные заключения. С другой стороны, известен способ получения сверхпроводника состава Na_xCoO₂·yH₂O (х=0,35, y=1,3) с температурой перехода в сверхпроводящее состояние при 5 K [K.Takada at el., Superconductivity in two-dimensional CoO₂ layers. Nature (2003) v.422, N 6, рр.53-55]. В соответствии с этим способом Na_xCoO₂ был приготовлен из Na₂CO₃ (99,99%) и Co₃O₄ (99,99%) по твердофазной реакции при 800°С в кислороде в течение 8 часов. Отмывку порошка Na_xCoO₂ проводили в растворе Br₂/СН₃СН в течение 5 дней. Основным недостатком этого способа являются технологические сложности получения сверхпроводника Na_xCoO₂ требуемого состава, а также большая продолжительность процесса и невысокая температура перехода в сверхпроводящее состояние - всего 5 K.

Задача изобретения - получение сверхпроводника в системе железо - оксид железа с высокой температурой перехода в сверхпроводящее состояние при одновременном повышении воспроизводимости результатов синтеза.

Поставленная задача решается благодаря тому, что используется способ получения высокотемпературного сверхпроводника в системе железо - оксид железа, включающий частичное восстановление мелкодисперсного порошка оксида железа Fe₂O₃ размером менее 50 мкм до металла α-Fe, при сохранении в объеме каждой порошинки продуктов восстановления - оксидов железа FeO и Fe₃O₄, в реакторе в потоке осушенного водорода со скоростью 100 мл/мин при температуре 350°С в течение 5 мин и охлаждение до комнатной температуры.

Температура перехода в сверхпроводящее состояние составляет 110 K.

Результат использования такого способа поясняется чертежом, на котором показаны результаты измерения температуры сверхпроводящего перехода на материале, полученном предлагаемым способом.

Способ получения высокотемпературного сверхпроводника осуществляется следующим образом. Мелкодисперсный порошок оксида железа (Fe₂O₃) размером частиц менее 50 мкм помещают в реактор, через который пропускают осушенный водород со скоростью 100 мл/мин. Реактор помещают в печь, нагретую до температуры 350°С, и проводят частичное восстановление оксида железа (Fe₂O₃) до металла α-Fe при сохранении в объеме каждой порошинки продуктов восстановления - оксидов железа FeO и Fe₃O₄, в течение 5 мин. Затем реактор извлекают из печи и охлаждают до комнатной температуры. На полученном образце проводят измерение магнитной восприимчивости в переменном магнитном поле с целью обнаружения сверхпроводящего перехода.

Пример реализации.

В качестве исходного материала использовали мелкодисперсный порошок (менее 50 мкм) оксида железа Fe₂O₃ марки ОСЧ чистотой 99,99%. Навеску порошка массой 10 г помещали в кварцевый реактор и равномерно распределяли по его длине. Длина засыпки порошка составляла 100 мм. Реактор помещали в печь, нагретую до температуры 350°С. Через реактор пропускали водород, осушенный от следов влаги, со скоростью 100 мл/мин. Образец выдерживали в течение 5 минут, после чего реактор с частично восстановленным порошком (до металла α-Fe, при сохранении в объеме каждой порошинки продуктов восстановления - оксидов железа FeO и Fe₃O₄) извлекали из печи и охлаждали до комнатной температуры. Затем на образце порошка проводили измерение магнитной восприимчивости в переменном магнитном поле. Результаты измерения представлены на чертеже: переход полученного образца в сверхпроводящее состояние составил 110 K.

Способ получения высокотемпературного сверхпроводника в системе железо - оксид железа, включающий частичное восстановление мелкодисперсного порошка оксида железа Fe₂O₃ размером менее 50 мкм до металла α - Fe при сохранении в объеме каждой порошинки оксида железа FeO в реакторе в потоке осушенного водорода со скоростью 100 мл/мин при температуре 350°С в течение 5 мин и охлаждение до комнатной температуры.