ВЛИЯНИЕ ПРИСАДОК ПЕРОКСИДА БАРИЯ НА СОСТАВ И СВОЙСТВА ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОЙ СВЕРХПРОВОДЯЩЕЙ КЕРАМИКИ НА ОСНОВЕ ОКСИДА ТАЛЛИЯ

О. С. Ефремова, 11 кл., школа N58, г. Ярославль
Научный руководитель - проф. Рунов Н. Н.
Педагогический университет им. К. Д. Ушинского

После открытия высокотемпературной сверхпроводимости А. Мюллером и Г. Беднорцем в 1986 году исследования в этой области продолжаются с большой интенсивностью во всем мире.
К настоящему моменту в качестве сверхпроводящих составов были изучены композиции на основе оксидов практически всех металлических элементов периодической системы Д. И. Менделеева.
Наиболее высокие температуры перехода в сверхпроводящее состояние были отмечены в системах на основе оксидов таллия (III), бария, меди (II). Подлинным переворотом в этом направлении стало открытие высокотемпературной сверхпроводимости в системе таллий - барий - кальций - медь - кислород (А.М. Херман. США, 1989 г.). Для этой керамики была зафиксирована одна из самых высоких температур перехода в сверхпроводящее состояние - около 125К (-1480С).
Существует несколько способов приготовления высококачественных сверхпроводящих образцов. Наиболее распространенный заключается в прокаливании при 925-9500С смеси указанных оксидов (карбонатов) в течении 24-48 часов на воздухе с несколькими промежуточными перетираниями. Далее порошок прессуется в таблетки, которые помещаются в трубчатую печь, предварительно нагретую до 9000С и насыщаются кислородом в течении 2-5 минут, после чего охлаждается в печи до температуры ниже 2000С.
Состав такой керамики можно выразить формулой Tl2Ba2Ca2Cu3O10+x, где х-переменная величина, колеблющаяся в пределах 0 - 0,1.
Избыток кислорода обусловлен его поглощением на последней стадии синтеза, а так же возможным переходом таллия (III) и меди (II) в состояние со степенью окисления +1.
Поглощение кислорода по указанной методике происходит уже после формирования кристаллической решетки сверхпроводящих фаз.
Между тем представляет несомненный интерес заменить данную стадию синтеза введением в исходную систему пероксида бария, который являлся бы, с одной стороны, элементом кристаллической решетки, а с другой - источником активного кислорода (атомарного в момент разложения пероксида бария). Сведений по данной проблеме в литературе не
В качестве исходных веществ нами были использованы оксиды таллия(III), бария, кальция, меди(II) квалификации "осч" и пероксид бария марки "чда".
Были приготовлены исходные смеси с различным содержанием пероксида бария, но одинаковым суммарным количеством веществ оксида и пероксида бария, соответствующим стехиометрии керамики. После тщательного перетирания смесей и прокаливания их в платиновых контейнерах при указанных выше условиях, они охлаждались. Далее проводили химический анализ на содержание таллия, кальция, меди (комплексонометрия), бария (гравиметрия). Содержание кислорода рассчитывали по разности. После этого для каждого образца определяли его стехиометрический состав и параметр "х".
В результате проведенных исследований установлено, что введение в систему в качестве исходного вещества пероксида бария приводит к образованию сверхпроводящей фазы 2223.
При увеличении содержания в исходных смесях пероксида бария в пределах 2-6 масс. % параметр "х" изменялся в пределах от 0,03 до 0,076, что соответствует полученным ранее сверхпроводящим фазам.
Таким образом видоизмененный метод получения высокотемпературной сверхпроводящей керамики на основе оксида таллия может быть использован в практике.
Для определения характера проводимости полученные порошки прессовались в таблетки, для которых определяли удельное сопротивление. Полученные значения позволяют заключить, что все образцы имеют электронную проводимость, что соответствует правилу Н. Мотта.
© ярославский областной Центр Дистанционного Обучения школьников, 1998