Presentation.HTCS.Rus

Реклама
ООО «Институт Наукоемких Технологий»
Инвестиционный проект:
«ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНАЯ
СВЕРХПРОВОДИМОСТЬ»
Высокотемпературная сверхпроводимость – в
промышленности
Внедрение ВТСП-технологий приведет как к простой замене традиционного
оборудования на более эффективное сверхпроводящее, так и к изменениям структурного
характера, к появлению совершенно новых технологических нововведений:
В электроэнергетике - появление кабелей нового типа и линий
электропередач с высоким КПД и без омических потерь, с экономией
передаваемой энергии до 40%
По сверхпроводящему кабелю диаметром несколько сантиметров можно
передавать столько же электроэнергии, как и по огромной сети ЛЭП, и при этом с
очень малыми потерями. Более того, в связи с неизбежным изменением географии
основных центров источников энергии, сопровождаемым отдалением от основных
центров потребления, проблема повышения передаваемой мощности на большие
расстояния при минимизации потерь становится всё более актуальной.
Создание нового типа индуктивных энергонакопителей и
энергоустановок, с мощными магнитными полями с помощью
ВТСП-обмоток.
Появление новых типов транспортных средств на магнитной
подушке (магнитная левитация)
Создание новых процессоров, сенсоров и датчиков, необходимых в
области электроники, медицины, авиастроении, в космической
технике
В производстве принципиально новых экологичных криоустановок,
без применения экологически-агрессивных хладагентов (новое
поколение холодильников)
В настоящее время известны более 10 видов технологий синтеза ВТСП-материалов по
трем направлениям: соосаждения из растворов, напыления или спекания порошков в образцы с
температурой ВТСП перехода (Tc), например, от 90 до 100К для иттриевых YBaCu3O7 (YBCuO)
керамик (Y-123 класса) и порядка 110К для Bi2Sr2Cu2Cu3O10 (BSCCO).
Ученые и технологи стараются найти путь и способ повышения критической температуры
и критического тока для ВТСП-материалов. Наиболее прорывным с точки зрения технологии и
экономики считается этап перевода рабочей температуры ВТСП-материалов в область «сухого
льда» - твердой углекислоты (194,6 К/ -78,55°С). Это сделает повсеместное применение ВТСПматериалов экономически эффективным и выгодным.
Предлагаемая нами технология весьма перспективна и по сравнению с другими
методиками и обещает значительное повышение физико-технических характеристик ВТСПматериалов, что, несомненно, ускорит их практическое применение.
Авторами проекта были исследованы различные технологии синтеза таллиевых и
висмутовых ВТСП-образцов и реализован синтез образцов ВТСП-керамики по модифицированному
варианту.
Были
решены
вопросы
стабильности,
повторяемости
и
поставлена
задача
ускорения
и
оптимизации
процесса
получения
образцов
ВТСПматериалов. На образцах ВТСП-керамики были получены
температуры «сверхпроводящего перехода» Tc=125К и выше,
и плотности транспортных критических токов порядка 1-3
кА/см2. Были сняты дифракционные рентгеновские спектры
ряда образцов, измерен эффект Мейснера, проведены
измерения электросопротивления образцов с различной
температурой «сверхпроводящего перехода».
Магнитная восприимчивость
Tl-ВТСП образцов разного
состава (x)
Достигнутые результаты и перспективы получения технологии изготовления ВТСПматериалов 3-го поколения
Найденная зависимость температуры
сверхпроводящего перехода от состава образцов
позволила улучшить технологию и показала новые
направления ее развития
Рентгенограмма полученных
образцов показывает, что
сверхпроводящие жгуты
занимают только 15-20 %
состава материала
Модификация технологии позволит поднять
температуру перехода по сопротивлению от 125-127
К до температур «сухого льда» (194,6 К) и выше
Увеличение объемной доли
сверхпроводящих жгутов
позволит увеличить плотность
транспортного критического
тока до десятков тысяч А/см2
Найден ускоренный технологический режим синтеза ВТСП-материалов, который
составляет несколько часов вместо нескольких суток
Получение новой технологии производства сверхпроводника с плотностью
критического тока в десятки тысяч А/см2 и с температурой сверхпроводящего
перехода в районе 194,6 К с перспективой получения сверхпроводника при
комнатной температуре с затратами в 30 000 раз меньше существующих
Найденная зависимость температуры
сверхпроводящего перехода (𝑇𝑐 ) от
состава образцов хорошо
согласуется с экспериментом, что
облегчает разработку и
совершенствование технологии.
Зависимость температуры
сверхпроводящего перехода Тс от
состава
Новые образцы ВТСП-керамики
Температуры сверхпроводящих переходов полученных нами
образцов ВТСП-материалов уже находятся на мировом уровне 125К127 К и содержат фазы с еще более высокой температурой
сверхпроводящего перехода
Пример наличия аномально- высокотемпературных фаз в
многофазных образцах таллиевой керамики при
температурах Tc =119,145 и 205 К
Анализ рентгенограмм , полученных нами образцов,
свидетельствует, что сверхпроводящие «жгуты» занимают 15-20%
состава материала, что позволит повысить плотность транспортного
критического тока в проводниках до десятков тысяч А/см2.
Дифракционный рентгеновский спектр образца Tl2Ba2Can-1CunO2n+4
представляющего собой смесь сверхпроводящих фаз.
В ходе исследований, нами найдены новые ускоренные
технологические режимы синтеза ВТСП-материалов , составляющие
несколько часов вместо нескольких суток.
Время синтеза, ч
30
25
20
15
10
5
0
Существующие
технологии
Технология
ООО "ИНТ"
Измерения физических свойств ВТСП-образцов проводились в МГУ, НИИ
Физики РГУ (г. Ростов-на-Дону) и ЧИГУ (г. Грозный). Контрольные измерения свойств
полученных в 1989-1990гг. образцов, были проведены в 2011, 2012гг. на химическом
и физическом факультетах МГУ. Эти данные подтвердили ранее полученные нами
результаты. Таким образом, проведён уникальный эксперимент по долгоживучести
свойств образцов, полученных по предложенной технологии. Все образцы сохранили
свои свойства на протяжении 20 лет(!) при хранении на открытом воздухе.
Результаты
проведённых исследований согласуются между собой. Они
опубликованы в разное время в журналах и материалах конференций (Ростов-на
Дону, Ставрополь, Грозный, Новочеркасск, Санкт-Петербург, Пятигорск).
Общая себестоимость изделий из новых ВТСП материалов, при
серийном производстве, на порядки ниже, чем у ВТСП материалов 2
поколения.
Проект изготовления сверхпроводящего
кабеля, стоимость которого оценивается в
19,5 млн. евро за километр, названного
символично — AmpaCity.
Оценочная стоимость одного километра
кабеля из ВТСП-керамики, состоящего из
подобных «таблеток», изготовленного по
нашей технологии составляет 250 тыс.
евро.
Инициаторы проекта:
Вигаев Валерий Петрович
Алтухов Виктор Иванович
Михов Александр Петрович
Контактные реквизиты:
ООО «Институт наукоемких технологий»
105005, г. Москва, Россия, ул. 2-я Бауманская, д. 9/23
Официальный сайт: www.hi-tech-in.com
E-mail: [email protected]
Скачать