بخشی از مقاله
چکیده
نانو کریستال هاي بیسکو آلاییده با سرب به روش واکنش حالت جامد تهیه و ساختار و خلوص فاز آن به وسیله پراش اشعه X بررسی شد. خواص ساختاري نمونه و درصد فازهاي آن توسط روش پالایش ریتولد - برنامه - GSAS نیز مورد بررسی قرار گرفت. اندازه نانو بلورك ها بوسیله روش دباي شرر محاسبه شد و میانگین اندازه آن ها در حدود 28 تا 40 نانومتر تخمین زده شد. پالایش ریتولد نشان میدهد که در ابررساناي مورد نظر تنها فاز 2223 که فاز ابررسانا می باشد، با استفاده از این روش تشگیل شده است.
مقدمه
در چند دهه اخیر، ابررساناها در ابعاد نانو بسیار مورد توجه قرار گرفته اند. این مطلب بسیار با اهمیت است که خواص حالت پایه یک سیستم وقتی تا زیر مقیاس هاي طولی ویژه براي یک ابررسانا - طول همدوسی و عمق نفوذ لاندن - کاهش می یابد، چگونه تغییر خواهد کرد. در نانو ذرات ابررسانا علاوه بر مقیاس هاي طولی مشخصه، یک مقیاس طول سومی نیز وجود دارد که تعیین کننده یک اندازه بحرانی است که در کمتر از آن، ابررسانایی از بین می- رود وراین طول از اثرات کوانتومی نشات میگیرد. ویژگی مهم و اصلی یک نانو ذرهيرابررسانا که آن را از ابررساناي توده اي متمایز میکند، تشکیل ترازهاي الکترونی گسسته میباشد.[1]
در بین ابررساناهاي دما بالا، سیستم Bi-Sr-Ca-Cu-Oربه دلایل گوناگون به ویژه دمايگذار نسبتاًربالا، چگالی جریان بحرانی بالا و توان بالاي انتقال الکتریکی در دماي نیتروژن مایع، مناسبترین نامزد براي کاربردهاي عملی می باشد.[2] ابررساناي پایه بیسموت با فرمول عمومی داراي سه فاز اصلی است. به ازاي n=1ردر فرمول عمومی این ابررسانا ،فاز ررا خواهیم داشت که با نام اختصاري Bi-2201 رشناخته شده است و داراي دماي گذار حدود 20kراست. به ازاي n=2ردر فرمول شیمیایی ابررساناي پایه Bi، فاز تشکیل میشود که با نام اختصاري Bi-2212 نشان داده میشود و دماي گذار آن حدود 95k است.
فازBi-2212راز نظر ترمودینامیکی در یک محدوده دمایی گسترده و همچنین در حضور بیشتر ترکیب ها در سیستم پایداراست.[3] به ازاي n=3 در فرمول عمومی فاز را خواهیم داشت این فاز نیز با نشان اختصاري Bi-2223 نشان داده میشود و دماي گذار آن حدود 110k مشخص شده استروراین فاز از نظر ترمودینامیکی در یک محدوده دمایی کوچک پایدار است. آنچه این فازها را از هم متمایز میکند اندازه محور c در شبکه راست گوشی است.
ربه دلیل دماي گذار بالا و همچنین توانایی این سیستم براي ساخت رساناي طویل، هم از دیدگاه علمی و هم از دیدگاه فنی مورد توجه است. پژوهشهاي بسیاري براي بهبود ویژگی هاي ساختاري، الکتریکی، ابررسانایی و افزایش میخکوبی شار در این سیستم صورت گرفته است.[4]ربطور کلی ساخت اکسیدهاي پایه بیسموت بصورت تک فاز بسیار مشکل است و معمولا چندین فاز به صورت همزمان تشکیل میشود . روشهاي بسیاري براي افزایش مقدار فاز2223روجود دارد.
افزودن مقدار Pbرموجود در پودرهاي اولیه،رتاثیر زیادي روي تکامل ریز ساختار و رشد فاز ثانویه،ردر نوارها و سرامیک هاي Bi-2223ردارد.رافزایش مقدار سرب،رفاز مایع بیشتري را طی مرحله کلوخه سازي تولید کرده که باعث بهبود رشد دانهها و رسانندگی فاز Bi-2223رمیشود.[5] همچنین نوع و میزان آلایشرو دماي کلوخه سازي در افزایش درصد فاز Bi-2223رتاثیر دارد.رر بطور کلی پودر اولیه به دو روش حالت جامد و محلول شیمیایی تهیه میشود.روش محلول شمیایی،شامل هم رسوبی،رسل ژلرور ماتریس پلیمري،پودر همگن با دانههاي ریز فراهم میکند.[6]در این مقالهرنانوذرات بیسکو با ناخالصی سرب با استفاده از روش روش حالت جامد تهیه شده راست و با استفاده ازرروش ریتولد فازهاي تشکیل شده و نموداررپراش اشعه xرمورد بررسی و تحلیل قرار گرفته اند.
ساخت و آزمایش:
براي ساخت نمونهي ابررسانا به روش حالت جامد با استفاده از مقادیر استوکیومتري پودرهاي ،PbO ، با درجه خلوص بالا به عنوان مواد اولیه با هم مخلوط شدند.رسپس در یک هاون به مدت دو ساعت بخوبی آسیاب شدندرتا مخلوط همگن سیاه رنگی بدست آید. پودر سیاه رنگ را در بوته اي از جنس آلومینا ریخته وردر کوره براي مرحله اول تکلیس قرار گرفت. پودر به مدت 12رساعت در دماي 830ردرجه سانتی گراد حرارت داده شد. بعد از گذشت زمان مورد نظر کوره تا دماي اتاق به آرامی خنک شد.
عمل سایش و تکلیس 2ربار تکرار شدرتا از همگنی نمونه براي مرحله کلوخه سازي اطمینان حاصل شود.فپودر بدست آمده براي تهیه قرصردرون قالب هايراستوانه اي شکل فولادي ریخته شد. میزان فشار در مرحله پرسکاري براي تمام نمونه ها 110رمگا پاسکال انتخاب شد.قرصهایی با قطر 5میلی-متر و ضخامت 1میلی متر تهیه شدند.این قرصها به مدت 240ر ساعت در دماي 850درجه سانتی گراد کلوخه سازي شدند. شکل1نمودار گرمادهی در مرحله کلوخه سازي را نشان میدهد.
