СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОГО СВЕРХПРОВОДНИКА В СИСТЕМЕ ЖЕЛЕЗО-ОКСИД ЖЕЛЕЗА
METHOD FOR PRODUCTION OF A HIGH-TEMPERATURE SUPERCONDUCTOR IN SYSTEM IRON - IRON OXIDE

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.
x
2
2
2
x
2
2
3
3
4
x
2
2
3
x
2
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 NaCoO·yHO (х=0,35, y=1,3) с температурой перехода в сверхпроводящее состояние при 5 K [K.Takada at el., Superconductivity in two-dimensional CoO layers. Nature (2003) v.422, N 6, рр.53-55]. В соответствии с этим способом NaCoO был приготовлен из NaCO (99,99%) и CoO (99,99%) по твердофазной реакции при 800°С в кислороде в течение 8 часов. Отмывку порошка NaCoO проводили в растворе Br/СНСН в течение 5 дней. Основным недостатком этого способа являются технологические сложности получения сверхпроводника NaCoO 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.
2
3
3
4
Поставленная задача решается благодаря тому, что используется способ получения высокотемпературного сверхпроводника в системе железо - оксид железа, включающий частичное восстановление мелкодисперсного порошка оксида железа FeO размером менее 50 мкм до металла α-Fe, при сохранении в объеме каждой порошинки продуктов восстановления - оксидов железа FeO и 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.
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.
2
3
2
3
3
4
Способ получения высокотемпературного сверхпроводника осуществляется следующим образом. Мелкодисперсный порошок оксида железа (FeO) 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 (FeO) до металла α-Fe при сохранении в объеме каждой порошинки продуктов восстановления - оксидов железа FeO и FeO, 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.
2
3
3
4
В качестве исходного материала использовали мелкодисперсный порошок (менее 50 мкм) оксида железа FeO 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 FeO) 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.