理论教育 氢能制备超导薄膜-氢与氢能

氢能制备超导薄膜-氢与氢能

时间:2023-11-19 理论教育 版权反馈
【摘要】:Mg2中Mg、B的原子比即为1∶2,分解产物只有氢气容易从体系中逸散,经过适当温度的加热处理即可得到MgB2。图17-66是不同温度下加热得到的MgB2的形貌。在热分解过程中能够以较低温度分解得到原子比为1:2的Mg和B,更重要地是分解产物为原子级别的混合且反应活性较大,从而大大提高了制备MgB2超导材料的效率。该曲线显示基于Mg2前驱体的MgB2超导材料在35K左右显示出超导抗磁性,即转变为超导相。

氢能制备超导薄膜-氢与氢能

采用前驱体原位分解使高活性的Mg和B在原子级均匀混合可以克服现有制备方法的不足,但是前驱体的获得又是世界范围内的难题。Mg(BH42中Mg、B的原子比即为1∶2,分解产物只有氢气容易从体系中逸散,经过适当温度(低于500℃)的加热处理即可得到MgB2。图17-66是不同温度下加热得到的MgB2的形貌。因为MgB2超导材料有重要的应用意义,故基于Mg(BH42前驱体的制备方法由于避免了传统粉体制备方法所需要的高温和不均匀性,制备简易而且经济,更加具有深远的科研前景和实际应用潜力。

制备的Mg(BH42前驱体的尺寸大小为微米级,其直径分布范围在0.5~2μm,多数为1μm左右,具有较小的颗粒尺寸和很大的纯度。在热分解过程中能够以较低温度分解得到原子比为1:2的Mg和B,更重要地是分解产物为原子级别的混合且反应活性较大,从而大大提高了制备MgB2超导材料的效率。这种方法制备Mg(BH42前驱体,可以在低温和短时间内制备MgB2粉体、块材和薄膜,具有设备简单,合成速度快,成本低,产品超导性质优异,避免了传统粉体制备方法所需要的高温和不均匀性,比较容易实现工业化批量生产,具有良好的应用前景。

测量非饱和状态下MgB2粉体的磁化强度、剩余磁化强度、矫顽场强、矩形比、居里点等参数,以及描绘磁化强度(M)与温度(T)的关系曲线。由图17-67可见,Long moment参数在35K左右从0.000变为负值,在5K左右的温度范围有一个明显的突降。该曲线显示基于Mg(BH42前驱体的MgB2超导材料在35K左右显示出超导抗磁性,即转变为超导相。另外,如果进一步控制Mg(BH42前驱体中的O、Na、Cl杂质的含量,增加制备MgB2过程中的反应温度和反应时间,那么MgB2超导材料的超导性质还会进一步提高。

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图17-66 a)~d)依次为380℃、420℃、460℃、500℃1h退火后得到的MgB2超导纳米纤维的扫描电镜照片

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图17-67 460℃温度下1h退火后得到的MgB2超导纳米纤维的M-T曲线测试

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