Ceramiczne nadprzewodniki wysokotemperaturowe – otrzymywanie YBa2Cu3O7-x metodami prażenia

Szterner, P.; Pęczkowski, P.; Jaegermann, Z.

Artykuł - szczegóły

Tytuł artykułu

Ceramiczne nadprzewodniki wysokotemperaturowe – otrzymywanie YBa2Cu3O7-x metodami prażenia

Autorzy

Szterner P. , Pęczkowski P. , Jaegermann Z.

Treść / Zawartość

Pełne teksty:

Pobierz

Identyfikatory

Warianty tytułu

Ceramic high-temperature superconductors – preparation of YBa2Cu3O7-x by calcination methods

Języki publikacji

Abstrakty

Artykuł jest pracą przeglądową, stanowi kontynuację cyklu publikacji dotyczących ceramicznych nadprzewodników wysokotemperaturowych, ze zwróceniem szczególnej uwagi na nadprzewodnik z rodziny miedzianów YBa2Cu3O7-x (nazywany też YBCO lub Y-123). Należy on do najważniejszych ceramicznych materiałów nadprzewodzących. W artykule przedstawiono podział na różne techniki otrzymania YBa2Cu3O7-x, a bardziej szczegółowo opisano otrzymywanie YBCO konwencjonalną metodą prażenia.

This review paper continues a series of articles on ceramic high-temperature superconductors, with particular attention to the superconductor family of cuprates YBa2Cu3O7-x. (called also YBCO or Y-123). It belongs to most important superconducting materials. In this paper, the division into different methods for obtaining YBCO ceramics have been presented. Conventional ceramic process for obtaining of YBCO, namely calcination, has been described in more detail.

Słowa kluczowe

nadprzewodnik nadprzewodnik wysokotemperaturowy miedzian YBCO synteza w fazie stałej prażenie

superconductor high-temperature superconductor cuprate YBCO solid-state synthesis calcination

Wydawca

Wydawnictwo Instytut Śląski Sp. z o.o.

Czasopismo

Prace Instytutu Ceramiki i Materiałów Budowlanych

Rocznik

2017

Tom

R. 10, nr 28

Strony

62--75

Opis fizyczny

Bibliogr. 54 poz., il.

Twórcy

autor

Szterner P.

p.szterner@icimb.pl

Instytut Ceramiki i Materiałów Budowlanych, Warszawa

autor

Pęczkowski P.

p.peczkowski@icimb.pl

Instytut Ceramiki i Materiałów Budowlanych, Warszawa

autor

Jaegermann Z.

z.jaegermann@icimb.pl

Instytut Ceramiki i Materiałów Budowlanych, Warszawa

Bibliografia

[1] Bednorz J.G., Muller K.A., Possible High Tc Superconductivity In the Ba-La-Cu-O system, „Zeitschrift für Physik B: Condensed Matter” 1986, Vol. 64, Nr. 2, s. 189–193.
[2] Wu M.K., Ashburn J.R., Torng C.J., Hor P.H., Meng R.L., Gao L., Huang Z.J., Wang Y.Q., Chu C.W., Superconductivity at 93 K in a new mixed-phase Y-Ba-Cu-O compound system at ambient pressure, „Physical Review Letters” 1987, Vol. 58, No. 9, s. 908–910.
[3] Chu C.W., Hor P.H., Meng R.L., Gao L., Huang Z.J., Wang Y.Q., High-pressure study of the new Y-Ba-Cu-O superconducting compound system, „Physical Review Letters” 1987, Vol. 58, No. 9, s. 911–912.
[4] Rymaszewski J., Lebioda M., Nadprzewodniki YBaCuO o zmodyfikowanej stechiometrii, „Prace Instytutu Elektrotechniki” 2013, z. 261, s. 57–65.
[5] Pęczkowski P., Szterner P., Jaegermann Z., Ceramiczne nadprzewodniki wysokotemperaturowe – podział i zastosowanie, „Prace Instytutu Ceramiki i Materiałów Budowlanych” 2016, nr 27, s. 57–70.
[6] Cava R.J., Batlogg B., Vandover R.B., Murphy D.W., Sunshine S., Siegrist T., Rameika J.P., Rietman E.A., Zahurak S., Espinosa G.P., Bulk superconductivity at 91 K in single-phase oxygen-deficient perovskite Ba2YCu3O9-δ „Physical Review Letters” 1987, Vol. 58, No. 16, s. 1676–1679.
[7] Pathak L.C., Fabrication and sintering characteristics of doctor blade YBCO-Ag tapes, „Ceramics International” 2004, Vol. 30, No. 3, s. 417–427.
[8] Closset R., Kumar N.D., Wera L., Dellicour A., Henrist C., Boschini F., Cloots R., Vanderbemden P., Vertruyen B., YBa2Cu3O7-δ Thick films for magnetic shielding: electrophoretic deposition from butanol-based suspension, „Materials Letters” 2014, Vol. 119, s. 154–156.
[9] Juda K.L., Woźniak M., Mosiadz M., Hopkins S.C., Głowacki B.A., Janowski T., Superconducting properties of YBCO coated conductors produced by inkjet printing, „Przegląd Elektrotechniczny/Electrical Review” 2012, R. 88, nr 7a, s. 161–163.
[10] Albiss B.A., Obaidat I.M., Applications of YBCO-coated conductors: a focus on the chemical solution deposition method, „Journal of Materials Chemistry” 2010, Vol. 20, No. 10, s. 1836–1845.
[11] Georgiopoulos E., Tsetsekou A., Development of YBCO coatings by atmospheric plasma spraying, „Journal of the European Ceramic Society” 2000, Vol. 50, No. 16, s. 2779–2787.
[12] Ren H.T., Xiao L., Jiao Y.L., Zheng M.H., Processing and characterization of YBCO superconductors by top-seeded melt growth method in batch process, „Physica C: Superconductivity” 2004, Vol. 412/414, P. 1, s. 597–601.
[13] Yao X., Izumi T., Shiohara Y., Cu-site-substituted REBa2Cu3O7-δ single crystals by top-seeded solution-growth (RE=rare earth element), „Progress in Solid State” 2002, Vol. 30, No. 3/4, s. 133–152.
[14] 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.
[15] Plewa J., Synteza i badanie właściwości nadprzewodników ceramicznych metodami analizy termicznej, „Zeszyty Naukowe Politechniki Śląskiej” 2004 nr 1641 „Hutnictwo” z. 73.
[16] Itoh T., Role of CuO for the decarbonation of BaCO3 and CaCO3 in the solid-state reaction of CuO with BaCO3 and that of CuO with CaCO3, „Journal of Materials Science Letters” 2003, Vol. 22, No. 3, s. 185–189.
[17] Sata T., Sakai K., Tashiro S., Vapor pressure of Barium and Copper Components in YBa2Cu3O7-x Superconductor Ceramics, „Journal of the American Ceramic Society” 1991, Vol. 74, No. 6, s. 1445–1448.
[18] Alagöz S., Production of YBCO superconductor sample by powder-in-tube method (PITM); and Effect of Cd and Ga Doping on the System, „Turkish Journal of Physics” 2009, No. 33, s. 69–80.
[19] Ruckenstein E., Narain S., Wu N.L., Reaction pathways for the formation of the YBa2Cu3O7-x compound, „Journal of Materials Research” 1989, Vol. 4, No. 2, s. 267–272.
[20] Naito M., Yoshikawa M., Yotsuya T., Preparation of superconducting oxide by new attrition type mill, „Journal of the Japan Society of Powder and Powder Metallurgy” 1990, Vol. 37, No. 1, s. 131–133.
[21] Shaw T.M., Dimos D., Batson P.E., Schrott A.G., Clarke D.R., Duncombe P.R., Carbon retention in YBa2Cu3O7-δ and its effect on the superconducting transition, „Journal of Materials Research” 1990, Vol. 5, No. 6, s. 1176–1184.
[22] Batson P.E., Shaw T.M., Dimos D., Duncombe P.R., Participation of carbon in the electronic structure of YBa2Cu3O7-δ, „Physical Review. B: Condensed Matter” 1991, Vol. 43, No. 7, s. 6236–6238.
[23] Nakamura N., Krauns C., Shiohara Y., Oxygen partial pressure dependence of the yttrium solubility in Y–Ba–Cu–O solution, „Journal of Materials Research” 1996, Vol. 11, No. 2, s. 1076–1081.
[24] 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.
[25] Plewa J., Di Benedetto A., Altenburg H., Eβer G., Kugeler O., Schmitz G.J., Thermal investigations of reactive powder mixtures as precursors for meltprocessing of YBa2Cu3O7-x, „Journal of Thermal Analysis and Calorimetry” 1997, Vol. 48, No. 5, s. 1011–1026.
[26] Kondratiuk P., Kowalski P., Malanowski A., Pietrzak T.K., Technologia otrzymywania nadprzewodników wysokotemperaturowych YBa2Cu3O7, Koło Naukowe Fizyków przy Politechnice Warszawskiej, Warszawa 2010, maszynopis w posiadaniu autorów.
[27] Chrobak M., Przygotowanie i badanie próbek nadprzewodnika wysokotemperaturowego typu YBaCuO, Kraków 2009, praca inżynierska przygotowana pod kier. dr. Wiesława Marka Wocha.
[28] Hocker M.W., Wise S.A., Carlberg I.A., Stephens R.M., Schimick R.T., Farjami A., Room temperature degradation of YBa2Cu3O7-x Superconductors in Varying Relative Humidity Environments, „NASA Technical Paper” 1993, No. 3368, s. 1–12.
[29] Chrobak M., Zjawiska krytyczne w nadprzewodnikach wysokotemperaturowych, Kraków 2015, rozprawa doktorska przygotowana pod kier. dr. hab. Wiesława Marka Wocha.
[30] Blatter G., Feigel' man M.V., Geshkenbein V.B., Larkin A.I., Vinokur V.M., Vortices in high-temperature superconductors, „Reviews of Modern Physics” 1994, Vol. 66, No. 4, s. 1125–1388.
[31] Gonczarek R., Gładysiewicz-Kudrawiec M., Scenariusz van Hove’a w nadprzewodnictwie wysokotemperaturowym, Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, Wrocław 2004, s. 160.
[32] Leskelä M., Mueller C.H., Truman J.K., Holloway P.H., Preparation of YBa2Cu3O7-x high transition temperature superconductors using BaO2 and BaCO3, „Materials Research Bulletin” 1988, Vol. 23, No. 10, s. 1469–1477.
[33] Hepp A.F., Gaier J.R., Inert atmosphere preparation of Ba2YCu3O7-x using BaO2 „Materials Research Bulletin” 1988, Vol. 23, No. 5, s. 693–700.
[34] Kao M., Mc Kinney B.L., The properties of YBa2Cu3O7 superconductors sintered from the powder mixture of Y2O3, BaO2, and Cu2O, „Materials Letters” 1991, Vol. 11, No. 3/4, s. 91–95.
[35] Ruckenstein E., Narain S., Wu N.L., Reaction pathways for the formation of the YBa2Cu3O7-x, „Journal Materials Research” 1989, Vol. 4, No. 2, s. 267–272.
[36] Pathak L.C., Mishra S.K., Bhattacharya D., Chopra K.L., A comparative study of YBCO powders prepared by different processes, „Journal of Material Science Letters” 1997, Vol. 16, No. 13, s. 1208–1211.
[37] Sánchez Ruiz N., Micro-fast for the sintering of the superconductor material YBCO, Universidad Carlos III de Madrid, Departamento de Ingeniería Mecánica, praca magisterska (2015), http://e-archivo.uc3m.es/handle/116/23108 (10.01.2017).
[38] Peterson D.E., Kubrat-Martin K.A., George T.G., Zocco T.G., Thompson J.D., Synthesis of YBa2Cu3O7-x by chemical precursors, „Journal of Materials Research” 1991, Vol. 6, No. 1, s. 11–17.
[39] Rha J.J., Yoon K.J., Kang S.J.L., Yoon D.N., Rapid Calcination and Sintering of YBa2Cu3Ox Superconductor Powder Mixture in Inert Atmosphere, „Journal of the American Ceramic Society” 1988, Vol. 71, No. 7, s. C328–C329.
[40] Goretta K.C., Bloom I., Chen N., Goudey G.T., Hash M.C., Klassen G., Lanagan M.T., Poeppel R.B., Singh J.P., Shi D., Balachandran U., Dusek J.T., Capone II D.W., Calcination of YBa2Cu3O7-x powder, „Materials Letters” 1988, Vol. 7, No. 5/6, s. 161–164.
[41] Ruckenstein E., Wu N., A two-step calcination method for preparing YBa2Cu3O7-x powders, „Materials Letters” 1988, Vol. 7, No. 5/6, s. 165–168.
[42] Spann J.R., Lioyd I.K., Kahn M., Chase M.T., Preparation of Orthorhombic Ba2YCu3O7 Powder by Single-Step Calcining, „Journal of the American Ceramic Society” 1990, Vol. 73, No. 2, s. 435–438.
[43] Uno N., Enomoto N., Tanaka Y., Takami H., Synthesis of Superconductive Oxides by Vacuum Calcination Method, „Japanese Journal of Applied Physics” 1988, Vol. 27, P. 2, No. 6, s. 1003–1006.
[44] Rumian M., Czepirski L., Zastosowanie promieniowania mikrofalowego w technologii adsorpcyjnej, „Przemysł Chemiczny” 2005, t. 84, nr 5, s. 329–332.
[45] Baghurst D.R., Chippindale A.M., Mingos D.M.P., Microwave Syntheses for Superconducting Ceramics, „Nature” 1988, Vol. 332, s. 311–311.
[46] Kato M., Sakakibara K., Koike Y., Rapid Preparation of YBa2Cu3O7-x with Tc-90K Using a Domestic Microwave Oven, „Japanese Journal of Applied Physics” 1997, Vol. 36, P. 2, No. 10A, s. L1291–L1293.
[47] Ohmukai M., The Effect of the Pressure for the Formation of YBa2Cu3O7-d Bulk Ceramics with Domestic Microwave Oven, „Engineering” 2011, Vol. 3, No. 11, s. 1095–1097.
[48] Kini A.M., Geiser U., Kao H.Ch.I., Carlson K.D., Wang H.H., Monaghan M.R., Willams J.M., High-Tc superconductors: selective preparation and characterization of tetragonal and orthorhombic (93 K superconductor) phases of yttrium barium copper oxide (YBa2Cu3O7-x), „Inorganic Chemistry” 1987, Vol. 26, No. 12, s. 1834–1836.
[49] Lay K.W., Formation of Yttrium Barium Cuprate Powder at Low Temperatures, „Journal of the American Ceramic Society” 1989, Vol. 72, No. 4, s. 696–698.
[50] Schartman R.R., Hellstorm E.E., The low-temperature synthesis of YBa2Cu3O7-δ under reduced oxygen pressure, „Physica C” 1991, Vol. 173, No. 3/4, s. 245–250.
[51] Balachandran U., Poeppel R.B., Emerson J.E., Johnson S.A., Lanagan M.T., Youngdahl C.A., Shi D., Goretta K.C., Eror N.G., Synthesis of a phase-pure orthorhombic YBa2Cu3Ox under low oxygen pressure, „Materials Letters” 2007, Vol. 61, No. 14/15, s. 2859–2861.
[52] Narain S., Wu N.L., Ruckenstein E., Optimum Processing Conditions for the Purification of the YBa2Cu3O7-x Powder by the Sedimentation Method, „Materials Letters” 1988, Vol. 7, No. 4, s. 119–121.
[53] Wu N.L., Ruckenstein E., Narain S., The Effects of Wet Processing on the Superconducting Properties of YBa2Cu3O7-x Powders, „Superconductor Science and Technology” 1989, Vol. 1, No. 5, s. 276–279.
[54] Wu N.L., Narain S., Ruckenstein E., Purity Improvement of the High-Temperature Superconducting Powders by Sedimentation, „Materials Letters” 1988, Vol. 6, No. 10, s. 321–326.

Uwagi

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

Typ dokumentu

Bibliografia

Identyfikator YADDA

bwmeta1.element.baztech-281d71f3-fa2e-41bf-8b56-4512df03f4dc