Текст уведомления здесь

Химия by ThoiSoi

Увлекательная химия металлов и их соединений

В августе в издательстве АСТ вышла простая и красочная книга по химии известного научпоп-блогера ThoiSoi. Редакция «Чердака» публикует небольшой фрагмент книги, чтобы вы прочитали и поняли: о химии можно говорить понятно.
Добавить в закладки
Комментарии

Сверхпроводник, или высокотемпературная сверхпроводящая керамика, является сплавом оксидов иттрия, бария и меди в пропорциях YBa2Cu3O7-x и сокращенно называется YBCO. На фото хорошо видна поликристаллическая структура керамики. Именно от размера и формы этих кристаллов зависят свойства керамики, а также максимально возможный захват магнитного поля. Кстати, эта керамика довольно тяжелая, ее плотность сравнима с плотностью циркония (6,5 г/см3).

Впервые эту керамику получили в университете Алабамы в Хантсвилле, США, в 1987 году и в Университете Хьюстона. Уникальность этой керамики заключается в том, что она становится сверхпроводником, а точнее — теряет все электрическое сопротивление при довольно высоких по меркам физиков температурах –184 °С.

Для демонстрации свойств этого предмета проведем опыт. Сначала возьмем маленький кусочек керамики и положим сверху кусочек пенопласта и мощный неодимовый магнит. Далее охладим сверхпроводник до температуры жидкого азота –196 °С. После того как керамика охладилась, вытаскиваем кусочек пенопласта из-под магнита. И что же мы видим? Магнит начал левитировать над сверхпроводником и даже крутиться! То же самое мы можем проделать с большим куском сверхпроводника и большим неодимовым магнитом. Эффект левитации обусловлен тем, что при охлаждении до критической температуры керамика становится сверхпроводником, а также идеальным диамагнетиком. Это значит, что она может отталкивать любое магнитное поле, а также создавать свое собственное при нахождении вблизи сильного магнитного поля. Это явление называется эффектом Мейсснера.

Если магнит поднять, то и проводник вместе с ним начинает подниматься. Магнит и проводник как бы «вмораживаются» в пространстве. Если к сверхпроводнику поднести мощный круговой магнит, то его в дальнейшем можно вращать. Круговые магниты можно раскручивать до высоких скоростей, так как ограничением здесь является только сила трения магнита о воздух. Также вмораживать можно и несколько магнитов, слепленных друг с другом. При этом им можно придавать любой наклон относительно сверхпроводника. Магнит, парящий над сверхпроводником, может выдерживать немалый вес, ограниченный лишь силой магнитного поля самого магнита.

Свойство сверхпроводимости и магнитной левитации используют во многих отраслях науки и техники. Например, в таких устройствах, как приборы магнитно-резонансной томографии (МРТ) для сканирования мозга, поезда на магнитной подушке. В частности, высокотемпературная сверхпроводящая керамика используется в качестве магнитных подшипников там, где использование обычных подшипников невыгодно. Получают такие сверхпроводники путем спекания оксидов иттрия, бария и меди при температуре 950 °С в течение 12 часов, после чего полученную смесь измельчают, а затем прессуют в таблетки и спекают еще 12 часов при температуре 950 °С с подачей в печь чистого кислорода. После смесь охлаждают со скоростью 100 °С в час или еще медленнее. Единственным затруднением в использовании такой сверхпроводящей керамики является ее хрупкость — провода из нее не сделать.

Добавить в закладки
Комментарии
Вам понравилась публикация?
Расскажите, что вы думаете, и мы подберем подходящие материалы