Ny raffineringsteknik gør billigere superledere til en realitet

Superledere kan potentielt udfase bulkmagneter i maskiner lige fra MRI'er og CT-scannere til elektriske motorer. Fangsten? Konventionelle højtemperatur-superledere består af dyre sjældne jordarters metaller og har en lang og kompliceret fremstillingsproces. Dette har fået opmærksomheden til at skifte til superledere fremstillet af magnesiumdiborid (eller MgB₂ ), som er let, billig og lettere at fremstille og forme til indviklede former.

Tidligere forskning har vist, at brug af bor i nanoskala til at fremstille MgB₂ resulterer i bedre magnetiske egenskaber. Kommerciel bor i nanoskala er dog dyrt. Kuglefræsning, en populær metode til raffinering af bor, introducerer urenheder, som hindrer superlederens ydeevne. Der er således behov for en billig metode til raffinering af bor i nanoskala. Nu i et papir udgivet i Ceramics International , et team af forskere fra Shibaura Institute of Technology (SIT), ledet af professor Muralidhar Miryala, løste dette problem ved at skitsere en helt ny, billig og effektiv metode til raffinering af bor.

Holdet brugte en teknik kaldet ultralydbehandling, en teknik, der anvender ultralydsbølger til at agitere partikler i en prøve. Først placerede de kommercielt tilgængeligt krystallinsk bor i destilleret vand. Dette blev derefter udsat for ultralydslydbølger på 20 kHz. Forskerne udsatte det krystallinske bor for ultralydsbehandling i forskellige perioder for at se, hvilken tidsperiode der ville være ideel. De resulterende superlederprøver blev kontrolleret for urenheder, mikrostruktur og magnetiske egenskaber.

"Vi fandt ud af, at vores prøver af MgB₂ var omkring 95 % rene, hvilket er meget højere end kuglefræsemetoden, der kun producerede 75 % renhed. Prøverne havde en raffineret mikrostruktur og havde en forbedring på 35 % end andre metoder. Alt dette blev opnået med kun 30 minutters ultralydsbehandling," siger prof. Miryala. Dette gør denne nye metode til ultralydbehandling med destilleret vand ekstremt effektiv til at raffinere bor uden at skulle bruge dyre materialer. Det reducerer omkostningerne ved at lave MgB₂ superledere og samtidig forbedre deres magnetiske egenskaber.

Ifølge Prof. Miryala, "Selvom ultralydbehandling som metode er blevet undersøgt før til raffinering, har tidligere forsøg brugt ethanol eller hexan. Dette øger omkostningerne ved processen. Brugen af ​​destilleret vand reducerer omkostningerne, mens de stadig er lige så gode eller endnu bedre end de tidligere medier."

Samlet set repræsenterer denne undersøgelse et skridt fremad i at gøre superledere let tilgængelige til kommercielle formål i enheder. Derudover sætter undersøgelsen også fokus på ultralydsteknikken, som i øjeblikket er i sine tidlige udviklingsstadier. "Denne nye teknik vil skabe flere forskningsmuligheder. Andre forskere kan arbejde på optimering af denne metode for at bringe dens fulde potentiale ud samt anvende denne teknik på deres respektive områder," kommenterer Prof. Miryala. + Udforsk yderligere

Holder omkostningerne ved superledende magneter nede ved hjælp af ultralyd