ChemNet
 
Химический факультет МГУ

ПРИМЕНЕНИЕ ВТСП

Image300s.gif

Возможности практического использования ВТСП-материалов остаются многообещающими для микроэлектроники, медицины, эффективных систем производства, накопления и передачи энергии.

Использование пленок позволило создать пилотные образцы систем связи нового поколения (включая электромагнитные экраны, модуляторы, антенны, коммутаторы и фильтры СВЧ- и импульсных сигналов, многослойные пленочные структуры, включающие, помимо слоев ВТСП, слои диэлектриков, сегнетоэлектриков, нормальных металлов), болометры миллиметрового, субмиллиметрового и инфракрасного диапазона излучений, принципиальные схемы сверхбыстродействующих компьютеров, чувствительных медицинских томографов и сверхчувствительных диагностических устройств, способных реагировать даже на изменения психического состояния человека (измерительные устройства, использующие эффект Джозефсона).

Image301s.jpg

За годы существования ВТСП критические токи и размеры лент с высокими сверхпроводящими характеристиками выросли на порядки, что позволяет говорить о реальных возможностях практического применения данного класса ВТСП-материалов, в том числе для создания сверхмощных магнитов и линий бездиссипативной передачи энергии. Ленты в серебряной оболочки уже могут выпускаться многими компаниями на промышленной основе и в объеме (многие километры), достаточном для большинства требуемых применений, и ограничивает этот процесс пока еще их высокая стоимость. Тем не менее, многие пилотные проекты и тестовые линии уже действуют.

Image302s.jpg

Опыты по левитации человеческих существ в лаборатории сверхпроводимости (Superconductivity Research Laboratory, ISTEC, Токио, Япония)

Перспективы использования ВТСП-материалов на основе фазы 123 связаны с тем, что наиболее удачные и практически значимые решения в этой области могут быть найдены для объемных изделий, обладающих достаточно простой формой. Подобные изделия можно разделить на два больших класса. К первому из них относятся образцы, обладающие высокой способностью экранировать внешнее магнитное поле или выталкиваться им, что может быть охарактеризовано так называемой силой левитации, зависящей от плотности внутрикристаллитного критического тока. Другой класс составляют ВТСП-материалы с высокими значениями транспортного (межкристаллитного) тока. Ожидаемыми практическими применениями такой керамики являеются: (1) постоянные магниты c "вмороженным" магнитным потоком, (2) поезда на магнитной подушке (проект MAGLEV), (3) механические (ротационные) аккумуляторы энергии на основе левитирующих маховиков (flying wheels), (4) подшипники, вращающиеся без силы трения, (5) эффективные, экономичные моторы и сверхмощные генераторы, трансформаторы, (6) магнитные сепараторы руды, (7) сверхпроводящие реле, быстродействующие ограничители предельно допустимого тока, (8) мощные бездиссипативные тоководы, (9) активно применяющиеся в последнее время в медицине томографы, (10) мощные магнитные системы для термоядерного синтеза, ускорителей элементарных частиц (Токамак нового поколения), (11) магнитогидродинамические генераторы.

Наиболее реальным практическим применением крупных монокристаллов могут стать подложечные материалы в технологии тонких пленок и микроэлектронике. Это вызвано тем, что будучи созданными из материала, близкого по химическому составу осаждаемым тонким пленкам, монокристаллы должны демонстрировать низкие величины рассогласования параметров элементарной ячейки с пленкой, близкие коэффициенты термического расширения и способствовать эпитаксиальному росту пленок. Все кристаллохимические и термомеханические параметры кристаллов-подложек могут быть достаточно точно отъюстированы за счет использования твердых растворов с различными замещениями как в позиции иттрия, так и в позиции бария.

Таким образом, в результате исследований в области химических сверхпроводников было решено огромное число проблем и достигнуты действительно выдающиеся результаты. В свою очередь, глубокое понимание физико-химических основ протекающих при получении различных ВТСП-материалов процессов явились первопричинами и краеугольными камнями этого успеха, и это значительно обогатило теорию и практику неорганического синтеза сложных оксидных соединений. Специфика современных российских исследований по ВТСП состоит в высоком удельном весе фундаментальных изысканий, в которых отечественная академическая наука призвана играть немаловажную роль. Именно эти исследования, на наш взгляд, будут способствовать созданию вполне реальных и конкурентоспособных отечественных разработок.

http://superconductors.org/
http://www.access.rwth-aachen.de/res_act/superconductivity/index.html
http://www.istec.or.jp/SRL_homepage/SRLmain_top-E.html

Материалы предоставлены лабораторией неорганического материаловедения, кафедры неорганической химии химфака МГУ. Разработка Web-страницы поддержана РФФИ (гранты 01-03-32828 (к.х.н.Гудилин Е.А.), 99-03-32627 (акад. РАН, проф. Ю.Д.Третьяков), 00-15-97435 (ведущие научные школы)) и Министерством Науки, Промышленности и Технологии РФ (грант107-2(00)-P).




Сервер создается при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований
Не разрешается  копирование материалов и размещение на других Web-сайтах
Вебдизайн: Copyright (C) И. Миняйлова и В. Миняйлов
Copyright (C) Химический факультет МГУ
Написать письмо редактору