Каких только экзотических материалов сейчас не создается! О некоторых, например, о наноструктурной углеродной ткани , мы уже писали. Немецкие ученые недавно создали новый материал на основе высокотемпературных сверхпроводников (ВТСП), названный ими "сверхпроводящей пеной".

До сих пор пальму первенства в изготовлении токоограничителей держали технологически трудные "ленточные" и "литые" устройства из висмут-содержащих ВТСП. Ученые из Аахена научились изготовлять из непослушной ВТСП-керамики "ткань" и "пену", и сделали это отнюдь не из "любви к искусству". Такие материалы могут решить многие назревшие проблемы применения ВТСП в технике.

"Сверхпроводящая пена", продемонстрированная недавно на семинаре в Вене, изготовляется из YBaCu₃O_z. Ее создатели надеются, что эта пена станет практически идеальным материалом для ограничителей опасных токов в электроэнергетике. Действительно, сверхпроводящая пена обладает целым рядом преимуществ: при температуре жидкого азота выдерживает критические токи значительно выше тех, что можно ожидать для фазы висмутовой керамики, имеющей проблемы с центрами пиннинга при таких "высоких" температурах; имеет достаточно высокое электрическое сопротивление при комнатной температуре, чтобы рассеять в тепло энергию сверхкритического тока; быстро переключается из и в сверхпроводящее состояние.

Рис.1. Сверхпроводящий образец YBaCu3Oz с тканевой структурой (слева) после пропитки серебро- и фторид- содержащим купратным расплавом и кристаллизации в присутствии четырех ориентированных затравок на воздухе (транспортный ток > 104 А/см2 при 77 К) и сверхпроводящая пена после подобной же обработки (справа).

Последние два свойства в значительной степени усиливаются тем уникальным фактом, что пена содержит открытые поры, в которых находится хладоагент, иными словами, все время обеспечивается непосредственный контакт с жидким азотом, что компенсирует неудовлетворительную теплоемкость керамики в "объемном" виде. "Сверхпроводящая пена" - пример монодоменного материала, полученного с использованием оригинального подхода: с помощью "бинарного" химического синтеза при пропитке заранее подготовленной формы расплавом при 950-990 С с последующей кристаллизацией системы. Поскольку качественный сверхпроводник формируется в уже готовой форме, удается избежать пагубных для ВТСП деформаций. К тому же процесс кристаллизации проводится при температуре ниже точки перитектического распада ВТСП, конвертируя тем самым прекурсор в ВТСП-материал с близкой микроструктурой (рис. 1). Монодоменность получаемых ВТСП-изделий может быть достигнута стандартными методами - например, при использовании ориентированных соответствующим образом затравок.

Успех в получении сверхпроводящей пены - логическое продолжение исследований ВТСП- материалов с тканевой структурой, развивавшихся в Аахене на протяжении последних нескольких лет. Исследования немецких ученых получили широкий резонанс и защищены рядом немецких и международных патентов. Очевидно, что принципы, опробованные при получении "пены" могут быть успешно использованы и при получении других сверхпроводящих и, в общем случае, функциональных материалов в многокомпонентных системах.

Источник информации - бюллетень ПерсТ, выпуск 17 за 2002 г.

Е.Онищенко.