Ceramiczne nadprzewodniki wysokotemperaturowe – otrzymywanie proszków YBa2Cu3O7-x metodami syntezy w fazie stałej i w plazmie

• Autorzy: Szterner P. , Pęczkowski P. , Jaegermann Z.

Warianty tytułu

EN

Ceramic high-temperature superconductors – preparation of YBa2Cu3O7-x by solid state and plasma synthesis

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Artykuł jest pracą przeglądową, stanowiąc kontynuację cyklu publikacji dotyczących ceramicznych nadprzewodników wysokotemperaturowych ze zwróceniem szczególnej uwagi na nadprzewodnik z rodziny miedzianów – YBa2Cu3O7-x. Związek YBa2Cu3O7-x nazywany jest też YBCO lub Y-123 ze względu na skład stechiometryczny. Należy on do najważniejszych materiałów ceramicznych o właściwościach nadprzewodzących. W artykule przedstawiono różne techniki otrzymania YBa2Cu3O7-x. Szczególny nacisk położono na zobrazowanie metod syntezy w fazie stałej i w plazmie oraz na scharakteryzowanie ich zalet i wad.

EN

This paper is a review and continuation series of articles on ceramic high-temperature superconductors with particular attention to the superconductor family of cuprates – YBa2Cu3O7-x. The YBa2Cu3O7-x compound, called also YBCO or Y-123 on account of stoichiometric composition, is one of the most important superconducting materials. In this paper, different methods useful for obtain YBa2Cu3O7-x powder have been presented. Particular emphasis was placed on method of synthesis in solid state and plasma and characterize their merits and flaws.

Słowa kluczowe

PL

nadprzewodnictwo wysokotemperaturowe; nadprzewodnik ceramiczny; miedzian; YBa2Cu3O7-x; metoda syntezy; synteza w fazie stałej; synteza w plaźmie

EN

high-temperature superconductivity; ceramic superconductor; cuprate; YBa2Cu3O7-x; synthesis method; solid-state synthesis; plasma synthesis

• Wydawca: Wydawnictwo Instytut Śląski Sp. z o.o.
• Czasopismo: Prace Instytutu Ceramiki i Materiałów Budowlanych
• Rocznik: 2017
• Tom: R. 10, nr 29
• Strony: 48--60
• Opis fizyczny: Bibliogr. 35 poz., il., tab.

Twórcy

autor

Szterner P.

• Instytut Ceramiki i Materiałów Budowlanych, Warszawa

autor

Pęczkowski P.

• Instytut Ceramiki i Materiałów Budowlanych, Warszawa

autor

Jaegermann Z.

• Instytut Ceramiki i Materiałów Budowlanych, Warszawa

Bibliografia

• [1] Rymaszewski J., Lebioda M., Nadprzewodniki YBaCuO o zmodyfikowanej stechiometrii, "Prace Instytutu Elektrotechniki" 2013, z. 261, s. 57–65.
• [2] Pęczkowski P., Szterner P., Jaegermann Z., Ceramiczne nadprzewodniki wysokotemperaturowe – podział i zastosowanie, "Prace Instytutu Ceramiki i Materiałów Budowlanych" 2016, nr 27, s. 57–70.
• [3] Szterner P., Pęczkowski P., Jaegermann Z., Ceramiczne nadprzewodniki wysokotemperaturowe – otrzymywanie YBa2Cu3O7-x metodami prażenia, "Prace Instytutu Ceramiki i Materiałów Budowlanych" 2017, nr 28, s. 62–75.
• [4] Pathak L.C., Mishra S.K., A review on the synthesis of Y-Ba-Cu-oxide powder, "Superconductor Science and Technology" 2005, Vol. 18, No. 9, s. R67–R89.
• [5] Yurek G.J., Vander Sande J.B., Wang W.X., Rudman D.A., Direct Synthesis of a Metal/Superconducting Oxide Composite by Oxidation of a Metallic Precursor, "Journal of the Electrochemical Society" 1987, Vol. 134, No. 10, s. 2635–2636.
• [6] Luo J.S., Michel D., Chevalier J.P., Metallurgical Route to High-Tc Superconducting Ceramics, "Journal of the American Ceramic Society" 1992, Vol.75, No. 2, s. 282–289.
• [7] Conder K., Kruger Ch., Kaldis E., Burri G., Rinderer L., Synthesis by metal oxidation and determination of the oxygen isotopes ratio in 180 substituted YBa2Cu3O7-x, "Materials Research Bulletin" 1995, Vol. 30, No. 4, s. 491–497.
• [8] Mitzuani U., Imaeda C., Murasaki S., Pukunaga T., Mechanical Alloying of Mixture of Y, Cu and Ba Elemental Powders in the Formation Process of the YBa2Cu3O7-δ Superconducting Oxides, "Materialls Science Forum" 1992, Vol. 88/90, s. 415–422.
• [9] Batalla E., Zwartz E.G., Preparation of Cu-Y-Ba alloys by mechanical alloying, "Journal of Materials" 1990, Vol. 5, No. 9, s. 1802–1805.
• [10] Alami H., Assad M.A., Aokal C., Facile and cost-effective synthesis and deposition of a YBCO Supercoductor on Copper substrates by high-energy Ball milling, "Metallurgical and Materials Transactions A" 2016, Vol. 47, No. 12, s. 6160–6168.
• [11] Coppa N., Kebede A., Schwegler J.W., Perez I., Preparation of YBa2Cu3O7-x using barium hydroxide flux, "Journal of Materials Research" 1990, Vol. 5, No. 12, s. 2755–2758.
• [12] Coppa N., Nichols D.H., Schwegler J.W., Crow J.E., Preparation of YBa2Cu3O7-x precursors from a fused eutectic of sodium and potassium hydroxides, "Journal of Materials Research" 1989, Vol. 4, No. 6, s. 1307–1311.
• [13] Gencer F., Abell J.S., The growth of YBa2Cu3O7-δ single crystals with the aid of NaCl-KCl flux, "Journal of Crystal Growth" 1991, Vol. 112, No. 2/3, s. 337–342.
• [14] Drake A., Abell J.S., Sutton S.D., Flux growth and characterisation of YBa2Cu3O7-δ single crystals, "Journal of the Less Common Metals" 1990, Vol. 164/165, s. 187–192.
• [15] Wolf T., Goldacker W., Obst B., Roth G., Flükiger R., Growth of thick YBa2Cu3O7-x single crystals from Al2O3 crucibles, "Journal of Crystal Growth" 1989, Vol. 96, No. 4, s. 1010–1018.
• [16] Watanabe K., An approach to the growth of YBa2Cu3O7-x single crystals by the flux method, "Journal of Crystal Growth" 1990, Vol. 100, No. 1/2, s. 293–296.
• [17] Watanabe K., An approach to the growth of YBa2Cu3O7-x single crystals by the flux method. II, "Journal of Crystal Growth" 1991, Vol. 114, No. 3, s. 269–278.
• [18] Boutellier R., Sun B.N., Scheel H.J., Schmid H., Flux separation in crystal growth of YBa2Cu3O7-x, "Journal of Crystal Growth" 1989, Vol. 96, No. 2, s. 465–467.
• [19] Dąbrowska A., Synteza spaleniowa materiałów nanostrukturalnych: od badań podstawowych do zastosowań w nanokompozytach, Uniwersytet Warszawski, Wydział Chemii, Warszawa 2014, praca doktorska.
• [20] Nadachowski F., Jonas S., Ptak W., Wstęp do projektowania technologii ceramicznych, Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie, Uczelniane Wydawnictwa Naukowo-Dydaktyczne, Kraków 1999.
• [21] Lebrat J.P., Varma A., Combustion synthesis of the YBa2Cu3O7-x, "Superconductor, Physica C: Superconductivity" 1991, Vol. 184, No. 4/16, s. 220–228.
• [22] Rambabu D., An Efficient Combustion Process for Synthesis of YBa2Cu3O7, "Japanese Journal of Applied Physics" 1990, Vol. 29, No. 3, s. 507–508.
• [23] Sehab N., Harat A., Benaldjia A., Amara A., Guerioune M., Fillion G., Vrel D., Langlois P., Combustion synthesis of PrBa2Cu3O7-δ and YBa2Cu3O7- δ Cuprate Materials, "International Journal of Self-Propagating High-Temperature Synthesis" 2009, Vol. 18, No. 4, s. 235–240.
• [24] Moore J.J., Feng H.J., Combustion Synthesis of Advanced materials II, "Progress in Materials Science" 1995, Vol. 39, No. 4/5, s. 275–316.
• [25] Ruckenstein E., Narain S., Wu N.L., Reaction pathways for the formation of the YBa2Cu3O7-x, "Journal of Materials Research" 1989, Vol. 4, No. 2, s. 267–272.
• [26] Stryczewska H.D., Technologie plazmowe w energetyce i inżynierii środowiska, Wydawnictwo Politechniki Lubelskiej, Lublin 2009, s. 212.
• [27] Technologie nadprzewodnikowe i plazmowe w energetyce, red. T. Janowski, H.D. Stryczewska, A. Wac-Włodarczyk, Lubelskie Towarzystwo Naukowe, Lublin 2009, s. 334.
• [28] Mitura S., Kaczorowski W., Batory D., Niedzielski P., Technologie wytwarzania powłok na bazie węgla dla potrzeb modyfikacji powierzchni poliuretanowych wykorzystywanych w budowie sztucznego serca, [w:] Program polskie sztuczne serce. Technologie inżynierii materiałowej i technologie metrologiczne dla potrzeb polskich protez serca, Zabrze 2012, s. 63–78.
• [29] Zhu H., Lau Y.C., Pfender E., RF plasma synthesis of YBa2Cu3O7-x powders, "Journal of Superconductivity" 1990, Vol. 3, No. 2, s. 171–175.
• [30] Tumanov Y.N., Sigailo A.V., Plasma synthesis of disperse oxide materials from disintegrated solutions, "Materials Science and Engineering: A" 1991, Vol. 140, No. 7, s. 539–548.
• [31] Grebtsova O.M., Domashneva E.P., Kurtin E.N., Budanov A.A., Plasma Chemical synthesis of oxides in the Y-Ba-Cu-O system, "Soviet Powder Metallurgy and Metal Ceramics" 1992, Vol. 31, No. 10, s. 822–825.
• [32] Kong P.C., Lau Y.C., Plasma synthesis of ceramic powders, "Pure and Applied Chemistry" 1990, Vol. 62, No. 9, s. 1809–1816.
• [33] Hibino A, Watanabe R, Preparation of spherical particles of Ba2YCu3O7-x superconductor by plasma spraying, "Journal of Materials Science: Materials in Electronics" 1990, Vol. 1, No. 1, s. 13–17.
• [34] Terashima K., Eguchi K., Yoshida T., Akashi K., Preparation of superconducting Y-Ba-Cu-O films by a reactive plasma evaporation method, "Applied Physics Letters" 1988, Vol. 52, No. 15, s. 1274–1276.
• [35] Neiser R.A., Kirkland J.P., Herman H., Elam W.T., Skelton E.F., Plasma sprayed superconducting oxides, "Materials Science and Engineering" 1987, Vol. 91, No. 7, s. L13–L15.

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę (zadania 2017).