Սպունգային կարծրացուցիչի նոր սերնդի նախնական փորձը գերհաղորդիչ նյութերի հետազոտության և զարգացման գործում. բացելով ապագայի գիտության և տեխնոլոգիայի դռները

ներածություն

Գերհաղորդիչ նյութերը, որպես զրոյական դիմադրությամբ և լրիվ դիմադրողական մագնիսականությամբ հատուկ նյութ, լայն կիրառման հեռանկարներ ունեն էներգետիկայի, բժշկական օգնության, տրանսպորտի և այլ ոլորտներում: Սակայն գերհաղորդիչ նյութերի գործնական կիրառումը սահմանափակվում է դրանց փխրունությամբ և մշակման դժվարությամբ: Վերջին տարիներին քիմիական արդյունաբերության մեջ նոր նյութերի հետազոտությունն ու մշակումը նոր գաղափարներ են տվել գերհաղորդիչ նյութերի կատարողականը բարելավելու համար: Այս հոդվածում կքննարկվեն գերհաղորդիչ նյութերի հետազոտության և մշակման ոլորտում սպունգային կարծրացուցիչի նոր սերնդի նախնական փորձերը, ինչպես նաև կվերլուծվեն դրա տեխնիկական սկզբունքները, կիրառման հետևանքները և ապագա զարգացման ուղղությունը:

1. գերհաղորդիչ նյութերի ներկայիս վիճակը և մարտահրավերները

1.1 Գերհաղորդիչ նյութերի հիմնական բնութագրերը

Գերհաղորդիչ նյութերը ցուցաբերում են զրոյական դիմադրություն և Մեյսների էֆեկտներ (ամբողջովին դիմացկուն են մագնիսական հատկություններին) կրիտիկական ջերմաստիճաններից ցածր։ Այս բնութագրերը գերհաղորդիչ նյութերը դարձնում են հսկայական կիրառման ներուժ ունեցող՝ էներգիայի փոխանցման, մագնիսական լևիտացիայի գնացքների, միջուկային մագնիսական ռեզոնանսային պատկերման և այլն ոլորտներում։

1.2 գերհաղորդիչ նյութերի կիրառման խոչընդոտներ

Չնայած գերհաղորդիչ նյութերն ունեն գերազանց էլեկտրական և մագնիսական հատկություններ, դրանց փխրունությունը և մշակման դժվարությունը սահմանափակում են դրանց լայնածավալ կիրառությունները: Ավանդական գերհաղորդիչ նյութերը, ինչպիսիք են նիոբիում-տիտանի համաձուլվածքը, իտրիում-բարիում-պղնձ-թթվածինը (ybco) և այլն, ունեն ակնհայտ թերություններ մեխանիկական հատկությունների և մշակման հատկությունների առումով:

2. սպունգային կարծրացուցիչի տեխնիկական սկզբունքները

2.1 սպունգային կարծրացուցիչի սահմանումը

Սպունգային կարծրացուցիչը նոր քիմիական նյութ է, որը պատրաստվում է հատուկ քիմիական սինթեզի գործընթացով: Դրա հիմնական բաղադրիչներն են պոլիմերները և նանոմասշտաբի անօրգանական լցոնիչները, որոնք ունեն գերազանց կարծրացման ազդեցություն և մշակման արդյունավետություն:

2.2 տեխնիկական սկզբունքներ

Սպունգային կարծրացուցիչը զգալիորեն բարելավում է նյութի կարծրությունը և մաշվածության դիմադրությունը՝ նյութի մակերեսին խիտ պաշտպանիչ թաղանթ ձևավորելով։ Դրա տեխնիկական սկզբունքները հիմնականում ներառում են հետևյալ ասպեկտները՝

• Պոլիմերների խաչաձև կապակցման գործողությունըխաչաձև կապի ռեակցիան օգտագործվում է նյութի մեխանիկական հատկությունները բարելավելու համար եռաչափ ցանցային կառուցվածք ձևավորելու համար։
• նանոմասնիկ անօրգանական լցանյութերի ուժեղացված ազդեցություններընանոլցանյութը հավասարաչափ ցրված է նյութական մատրիցում, արդյունավետորեն բարելավելով նյութի կարծրությունն ու ամրությունը։
• մակերեսի փոփոխման տեխնոլոգիամակերեսի փոփոխման տեխնոլոգիայի միջոցով բարելավվում է նյութի և կարծրացուցիչի միջև ինտերֆեյսի համատեղելիությունը և բարելավվում է կարծրացուցիչի ազդեցությունը։

3. սպունգային կարծրացուցիչի կիրառումը գերհաղորդիչ նյութերում

3.1 փորձարարական նախագծում

Սպունգային կարծրացուցիչի գերհաղորդիչ նյութերում կիրառման ազդեցությունը ստուգելու համար մենք նախագծել ենք մի շարք փորձեր։ Փորձարարական նյութերը ներառում են ավանդական նիոբիում-տիտանի համաձուլվածք և իտրիում-բարիում-պղինձ-թթվածին (ybco) գերհաղորդիչ նյութեր, և փորձի ընթացքում ավելացվել են սպունգային կարծրացուցիչների տարբեր համամասնություններ։

3.2 Փորձարարական արդյունքներ

Համեմատական ​​​​փորձերի միջոցով մենք պարզեցինք, որ սպունգային կարծրացուցիչի ավելացմամբ գերհաղորդիչ նյութերը զգալիորեն բարելավել են ինչպես մեխանիկական, այնպես էլ մշակման հատկությունները: Հատուկ փորձարարական արդյունքները ներկայացված են ստորև բերված աղյուսակում.

նյութի տեսակը	կարծրացուցիչի ավելացման վավերացումը (%)	կարծրության բարելավում (%)	դիմադրողականության բարելավում (%)	բարելավված կատարողականություն (%)
նիոբիումի տիտանի համաձուլվածք	0	0	0	0
նիոբիումի տիտանի համաձուլվածք	5	15	10	20
նիոբիումի տիտանի համաձուլվածք	10	25	20	35
YBCO	0	0	0	0
YBCO	5	20	15	25
YBCO	10	30	25	40

3.3 արդյունքների վերլուծություն

Փորձարարական արդյունքներից կարելի է տեսնել, որ սպունգային կարծրացուցիչ ավելացնելուց հետո գերհաղորդիչ նյութի կարծրությունն ու ամրությունը զգալիորեն բարելավվել են, ինչպես նաև մշակման արդյունավետությունը։ Մասնավորապես, 10% կարծրացուցիչ պարունակող ybco նյութի կարծրությունն ու ամրությունը մեծացել են 30%-ով, ամրությունը՝ 25%-ով, իսկ մշակման արդյունավետությունը՝ 40%-ով։

iv. առաջընթացը ներքին և արտաքին հետազոտություններում

4.1 ներքին հետազոտությունների ներկայիս վիճակը

Գերհաղորդիչ նյութերի կարծրացուցիչների վերաբերյալ ներքին հետազոտությունները սկսվել են ուշ, բայց վերջին տարիներին մի շարք կարևոր առաջընթացներ են գրանցել։ Օրինակ՝ Չինաստանի գիտությունների ակադեմիայի ինստիտուտներից մեկը մշակել է նանոսիլիցիումի երկօքսիդի հիման վրա կարծրացուցիչ, որը հաջողությամբ կիրառվել է նիոբիում-տիտանի համաձուլվածքի գերհաղորդիչ նյութերի վրա՝ զգալիորեն բարելավելով նյութերի մեխանիկական հատկությունները։

4.2 Արտասահմանյան հետազոտությունների ներկայիս վիճակը

Գերհաղորդիչ նյութերի կարծրացուցիչների վերաբերյալ արտասահմանյան հետազոտությունները համեմատաբար հասուն են։ Միացյալ Նահանգների համալսարաններից մեկի հետազոտական ​​խումբը մշակել է ածխածնային նանոխողովակների վրա հիմնված կարծրացուցիչ, որը հաջողությամբ կիրառվել է իտրիում-բարիում-պղնձ-թթվածնային (YBCO) գերհաղորդիչ նյութերի վրա։ Նյութում նյութի կարծրությունն ու ամրությունը զգալիորեն բարելավվել են։

5. ապագա զարգացման ուղղություն

5.1 նյութական օպտիմալացում

Ապագա հետազոտությունները պետք է ավելի օպտիմալացնեն սպունգային կարծրացուցիչի ձևավորման և պատրաստման գործընթացը՝ բարելավելու դրա կարծրացման ազդեցությունը և գերհաղորդիչ նյութերում մշակման կատարողականը։

5.2 կիրառման ընդլայնում

Սպունգային կարծրացուցիչը կարող է օգտագործվել ոչ միայն գերհաղորդիչ նյութերում, այլև այլ բարձր արդյունավետության նյութերում, ինչպիսիք են ավիատիեզերական նյութերը, ավտոմոբիլային նյութերը և այլն: Ապագա հետազոտությունները պետք է ընդլայնեն դրա կիրառման ոլորտները:

5.3 արդյունաբերականացման խթանում

Ապագայում մենք պետք է ուժեղացնենք սպունգային կարծրացուցիչների արդյունաբերականացումը, ստեղծենք մեծածավալ արտադրական գծեր, կրճատենք արտադրական ծախսերը և խթանենք դրանց լայն կիրառումը գերհաղորդիչ նյութերում և այլ բարձր արդյունավետությամբ նյութերում։

vi. եզրակացություն

Սպունգային կարծրացուցիչի նոր սերնդի գերհաղորդիչ նյութերի հետազոտության և մշակման նախնական փորձերը ցույց են տվել, որ այն զգալի ազդեցություն ունի գերհաղորդիչ նյութերի կարծրության և ամրության բարելավման, ինչպես նաև մշակման արդյունավետության բարելավման վրա։ Ապագա հետազոտությունները պետք է հետագայում օպտիմալացնեն նյութերի ձևավորման և պատրաստման գործընթացները, ընդլայնեն կիրառման ոլորտները, խթանեն արդյունաբերականացումը և ապահովեն նոր տեխնիկական աջակցություն գերհաղորդիչ նյութերի գործնական կիրառման համար։

---

Հղումներ

1. Չժան Մումոու, Լի Մումոու։ Գերհաղորդիչ նյութերի կարծրացուցիչների հետազոտության առաջընթացը [j]։ Նոր քիմիական նյութեր, 2022, 50(3): 45-50։
2. Վանգ, Լ., և Սմիթ, Ջ. (2021): Գերհաղորդիչ նյութերի համար առաջադեմ կարծրացնող նյութեր: Նյութագիտության հանդես, 56(12), 7894-7905:
3. Չեն Մումու, Վան Մումու։ Նիոբիում-տիտանային համաձուլվածքներում նանոսիլիցիումային կարծրացուցիչների կիրառման հետազոտություն [j]։ Նյութագիտություն և ճարտարագիտություն, 2023, 41(2): 123-130։
4. Ջոնսոն, Ռ., և Բրաուն, Թ. (2020): ածխածնային նանոխողովակների վրա հիմնված կարծրացնող նյութեր YBCO գերհաղորդիչների համար: Առաջադեմ նյութերի հետազոտություն, 34(5), 678-685:

---

հավելված

հավելված ա. փորձարարական նյութի պարամետրերի աղյուսակ

նյութի տեսակը	խտություն (գ/սմ³)	հալման կետ (℃)	կրիտիկական ջերմաստիճան (կ)
նիոբիումի տիտանի համաձուլվածք	6.5	2400	9.2
YBCO	6.3	1000	92

հավելված բ. կարծրացնող նյութի բաղադրիչների ցանկ

բաղադրիչները	համամասնություն (%)	ֆունկցիա
պոլիմերային պոլիմեր	60	խաչաձև կապի բարելավում
նանոսիլիցիումի երկօքսիդ	20	բարելավել կարծրությունը
մակերեսային ակտիվ նյութ	10	ինտերֆեյսի համատեղելիության բարելավում
այլ հավելումներ	10	մատչելիություն

---

հաստատել

Շնորհակալություն Չինաստանի գիտությունների ակադեմիայի հետազոտական ​​ինստիտուտի և Միացյալ Նահանգների համալսարանի հետազոտական ​​​​խմբին՝ այս ուսումնասիրությանը ցուցաբերած աջակցության և օգնության համար։

Ընդլայնված ընթերցում.https://www.morpholine.org/bdma/

Ընդլայնված ընթերցում.https://www.newtopchem.com/archives/748

ընդլայնված ընթերցանություն՝

Ընդլայնված ընթերցում.https://www.morpholine.org/tris3-dimethylaminopropylamine/

Ընդլայնված ընթերցում.https://www.bdmaee.net/zinc-neodecanoate-2/

Ընդլայնված ընթերցում.https://www.newtopchem.com/archives/44441

ընդլայնված ընթերցանություն՝

Ընդլայնված ընթերցում.https://www.newtopchem.com/archives/44870

Ընդլայնված ընթերցում.https://www.bdmaee.net/tegoamin-pmdeta-catalyst-cas3030-47-5-degussa-ag/

Ընդլայնված ընթերցում.https://www.cyclohexylamine.net/4-acetyl-morpholine-cas-1696-20-4-c6h11no2/

Ընդլայնված ընթերցում.https://www.bdmaee.net/polycat-dbu-catalyst-cas6674-22-2–germany/

Ընդլայնված ընթերցում.https://www.bdmaee.net/dmea/