CC BY
0
УДК 537.312.7
Поросёнков А.В.
Самара, Россия Научный руководитель: Головкина М.В.
к.ф.-м.н., доцент, доцент, кафедра физики ПГУТИ Самара, Россия
МЕТОДЫ ПОЛУЧЕНИЯ СВЕРХПРОВОДЯЩИХ НАНОЧАСТИЦ
Аннотация
В статье приведён метод изготовления золь-гель с помощью электроспиннинга.
Ключевые слова:
Золь гель - это влажно химический метод, используемый для изготовления как стеклообразных,
так и керамических материалов.
Электротрансформация - это метод доставки генетического материала внутрь клеток с использованием электропорации.
Электроспиннинг - это мощная технология, обычно используемая в сочетании с золь- гель технологией с последующим прокаливанием при высокой температуре.
Введение
Процесс электроформования представляется как эффективная технология, универсальная, простая, с контролируемыми параметрами и наиболее дешевым сочетанием с другими технологиями.
Типичный золь-гель раствор, используемый в технологии электроформования, состоит из исходного материала, полимера и относительно летучего растворителя. Растворитель используется для контроля вязкости, электропроводности и морфологии готового раствора. В качестве параметров раствора широко используются такие растворители, как вода, метанол, изопропанол.
Эксперимент
Экспериментально установлено, что сверхпроводящие свойства образцов наночастиц YBCO зависят от параметров золь-гель раствора, процесса электроформования и условий термообработки.
В качестве растворителя полимера и для регулирования вязкости был добавлен метанол.
Золь-гель растворение осуществляли путем раздельного растворения растворов полимера и ацетата-предшественника.
Раствор-предшественник ацетата металла получали путем растворения компонентов ацетата Y-Ba-Си в стехиометрическом соотношении
Затем полученный раствор перемешивали при комнатной температуре в закрытом химическом стакане в течение 12 часов. Добавляли полимер и регулировали вязкость для получения наноструктурных форм.
Полученные золь-гель растворы загружали в шприц и подвергали электропрядению при напряжении. Все образцы для электропрядения наносили на плоскую поверхность.
Процесс электроформования проводился при комнатной температуре и в закрытом помещении. Все образцы, полученные методом электроформования, помещали в закрытый эксикатор для просушки на 48 часов.
Процесс термообработки был разделен на два этапа: первый заключался в выжигании полимера, а второй - в создании единой структуры наночастицы ВТСП YBCO. Образец для электроформования сначала
помещали в коробчатую печь и нагревается в течение 3 ч. Вторую термообработку проводили после измельчения порошка в трубчатой печи. Образец нагревали и охлаждали от комнатной температуры до 900°с.
Вязкость и электропроводность золь-гель раствора определяли с помощью лабораторного вискозиметра высокого разрешения и цифрового кондуктометра, соответственно, при комнатной температуре. Термогравиметрический анализатор был использован для проведения термического анализа образца, полученного методом электроспрядения.
Температуры переходного процесса сверхпроводящих образцов YBCO были измерены с помощью замкнутого цикла систем охлаждения жидким гелием и метода четырех зондов. Были проведены сравнительные измерения Тс и сопротивления тонкой пленки наночастиц YBCO и толстых образцов. Измерения площади поверхности как толстых образцов наночастиц, так и образцов тонких пленок из электроспряденых наночастиц были проведены с использованием метода БЭТ
Рисунок 1 -FESEM-изображения наночастиц ВТСП YBCO (a), (b) после первой термообработки и (c), (d) после второй термообработки
Результаты и вывод
Методы электроформования и золь-гель-формования очень эффективны для получения нескольких наноструктурированных форм с высокой пористостью и малым объемом при большой площади поверхности и контролируемом диаметре. В данной работе представлена новая и превосходная методика синтеза сверхпроводящих наночастиц YBCO методом электроспиннинга. В технологии электроспиннинга используется золь-гель полимер и прекурсор ацетатных растворов металлов, после чего проводится сложный процесс термообработки. Температура перехода тонкой пленки наночастиц YBCO показала нулевое сопротивление при 78 К с шириной полустрого перехода 13 К. В то время как блочный образец показал нулевое сопротивление при 85 К и ширину резкого перехода 6 К. Диаметр и морфология образца наночастиц YBCO зависят от вязкости раствора и процесса электроформования. Типичный диаметр наночастиц составляет от 20 до 50 нм, и были получены агломерированные наночастицы длиной около 388 нм. Измеренная площадь поверхности наночастицы YBCO. Список использованной литературы:
1. Fabrication of Superconducting YBCO Nanoparticles by Electrospinning
2. S. E. Jasima,b, M. A. Jusoha,*, M. Hafiza and Rajan Josea
© Поросёнков А.В., 2024
