СВЕРХПРОВОДЯЩИЙ ЭЛЕМЕНТ И СПОСОБ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ

1. Сверхпроводящий элемент, включающий жесткую подложку, изготовленную из несверхпроводящего материала, причем указанная подложка включает по меньшей мере одну сверхпроводящую дорожку, образованную из канавки, содержащей сверхпроводящий материал, истинная плотность которого равна по меньшей мере 85%, предпочтительно по меньшей мере 88% от значения его теоретической плотности.
2
0,85
0,5
0,5
2
3,4
2
2. Сверхпроводящий элемент по п.1, где сверхпроводящая дорожка изготовлена из сверхпроводящего материала, выбранного из группы, включающей MgB, FeNdAsO, FeTeSe, SrCuO, предпочтительно из МgВ.
3. Сверхпроводящий элемент по п.1 или 2, где сверхпроводящая дорожка является
(i) замкнутой, предпочтительно, круглой формы и/или
(ii) замкнутой или незамкнутой, со спиралеобразным ходом, и/или
(iii) незамкнутой, линейного типа и/или
(iv) незамкнутой, лентообразного типа и с извилистым ходом.
4. Сверхпроводящий элемент по п.1, включающий одну или несколько незамкнутых спиралеобразных дорожек, проложенных в противоположных поверхностях плоской подложки или вдоль противоположных стенок цилиндрической подложки, причем указанные дорожки соединены друг с другом через отверстия в подложке, заполненные сверхпроводящим материалом.
2
2
3
2
3
2
2
2
3
5. Сверхпроводящий элемент по п.1, где на поверхность жесткой подложки и на поверхность канавки нанесено пленочное покрытие из электроизолирующего материала, предпочтительно пленка из материала, выбранного из MgO, SiO, АlO, NiO, FеО, ТiO, ZnO, ZrO, YО или их соединений, или же пленка из Fe, Ni или Ti.
6. Сверхпроводящий элемент по п.1, где жесткая подложка изготовлена из материала, выбранного из немагнитной нержавеющей стали, железоникелевого сплава, никелевых и медно-никелевых сплавов с содержанием никеля более 50%, титана, соединений данных материалов с медью, интерметаллических соединений, температура плавления которых превышает 1100°С, соединения цинк-теллур.
7. Сверхпроводящий элемент по п.1, где две точки проводящей дорожки соединены через сверхпроводящую нить, выполняющую функцию теплового сверхпроводящего выключателя.
8. Сверхпроводящее устройство, включающее первый и второй сверхпроводящие элементы по любому из пп.1-7, каждый из которых имеет по меньшей мере одну незамкнутую дорожку, где первая незамкнутая дорожка указанного первого сверхпроводящего элемента соединена через одну или более сверхпроводящих нитей со второй незамкнутой дорожкой указанного второго сверхпроводящего элемента.
9. Магнит, включающий сверхпроводящий элемент по любому из пп.1-7.
10. Применение сверхпроводящего элемента по любому из пп.1-7 в качестве:
- токопроводов для сверхпроводящих систем или стержней для передачи тока высокой плотности между электрическими сетями,
- магнитов для высокоэффективных электрических двигателей или генераторов,
- ограничителей тока,
- магнитов для аккумулирования электрической энергии,
- трансформаторных обмоток,
- магнитов в приспособлениях для очистки сточных вод или для очистки угольной пыли от серосодержащих веществ,
- магнитов с переменным полем для диамагнитного криогенного охлаждения,
- высокоэффективных магнитных индукционных нагревателей,
- левитационных магнитных подшипников с крайне низким трением для вращающихся систем,
- магнитов с сильным полем для магнитного разделения материалов или для ориентации анизотропных диамагнитных веществ,
- сверхпроводящих линейных двигателей для транспортных средств на магнитной подушке,
- магнитов для создания статических магнитных полей в оборудовании для магнитного резонанса,
- магнитов для ускорителей частиц,
- магнитов больших размеров для исследований термоядерного синтеза,
- антенн для передачи и приема электромагнитных волн в сверхвысокочастотном поле.
11. Способ изготовления сверхпроводящего элемента по п.1, включающий следующие операционные стадии:
a) изготовление по меньшей мере одной канавки на поверхности жесткой подложки, изготовленной из несверхпроводящего материала;
b) помещение внутрь данной канавки порошкообразного предшественника сверхпроводящего материала и уплотнение его до достижения значения истинной плотности, равного по меньшей мере 50% от значения его теоретической плотности;
c) размещение по меньшей мере одного твердого реагента в контакте с порошком предшественника или в положении, смежном с канавкой, в которой содержится данный порошок;
а) нагрев реагента и канавки, содержащей предшественника, до тех пор пока реагент не расплавится и затем не просочится внутрь порошка предшественника с образованием внутри канавки сверхпроводящей дорожки.
12. Способ по п.11, где стадия b) включает заполнение канавки или канавок, изготовленных на подложке на стадии а), предшественником сверхпроводящего материала, выбранным из группы, включающей:
- порошок бора, возможно, с добавкой субмикронного порошка углерода, субмикронного порошка SiC или порошков сплавов Mg-Zn или Мg-Со;
- смесь порошка сплава Cu-Sr и порошка пероксида стронция;
- смесь порошков железа и элемента, принадлежащего к редкоземельной группе (лантаноиды), предпочтительно неодима;
- смесь порошков Fe и Те, возможно, с добавкой серы;
- смесь порошков Fe и Se, возможно, с добавкой серы.
13. Способ по п.11, где стадия b) включает заполнение канавки или канавок, изготовленных на подложке на стадии а), предшественником, состоящим из порошка механически активированного кристаллического или аморфного бора.
14. Способ по п.13, где на стадии с) реагент представляет собой тело из кристаллического металлического магния чистотой выше 99%, предпочтительно в форме пластинки.
15. Способ по п.14, где стадия d) включает термообработку предшественника, помещенного в подложку, и реагентов, герметически закрытых внутри контейнера, при температуре, составляющей по меньшей мере 700°С, в течение по меньшей мере 30 мин, предпочтительно при температуре от 750°С до 900°С в течение 1-5 ч.
16. Способ по п.11, где на стадии с) реагент представляет собой твердое тело из
2
3,4
- пероксида стронция, если предшественник представляет собой смесь порошка сплава Cu-Sr и порошка пероксида стронция, для получения сверхпроводящих дорожек из SrCuO;
0,5
0,5
- теллура, селена или сплава теллур-селен, если предшественник представляет собой смесь порошков Fe и Те или же смесь порошков Fe и Se, для получения сверхпроводящих дорожек из FeTeSe;
0,85
- соединений As и оксида As, если предшественник представляет собой смесь порошков железа и неодима, для получения сверхпроводящих дорожек из FeNdAsO.
17. Способ по п.11, где стадия d) включает термообработку предшественника, помещенного в подложку, и реагентов, герметически закрытых внутри контейнера, при температуре от 400°С до 1100°С в течение переменного времени, составляющего от 30 мин до 30 ч.
18. Способ по п.16, где стадия d) включает термообработку предшественника, помещенного в подложку, и реагентов, герметически закрытых внутри контейнера:
0,85
- для получения сверхпроводящих дорожек из FeNdAsO при температуре от 900°С до 1200°С в течение переменного времени, составляющего от 30 мин до 30 ч;
0,5
0,5
- для получения сверхпроводящих дорожек из FeTeSe при температуре от 500°С до 900°С в течение переменного времени, составляющего от 30 мин до 10 ч;
2
3,4
- для получения дорожек из SrCuO при температуре от 400°С до 1000°С в течение времени, составляющего от 1 ч до 20 ч, с последующей второй термообработкой при температурах в интервале от комнатной температуры до 300°С в течение времени, составляющего от 1 до 10 ч, в окислительной или восстановительной атмосфере.