Bài tiểu luận: Vật liệu siêu dẫn - công nghệ nano MỤC LỤC Bài tiểu luận: Vật liệu siêu dẫn - công nghệ nano 1 MỤC LỤC 2 a. Siêu dẫn nhiệt độ cao 3 b. Hiệu ứng Meissner 4 c. Lý thuyết BCS 4 B.VẬT LIỆU NANO 17 Cấu trúc 18 Một số thông số vật lý của nanoclay 20 Biến tính nanoclay 20 Các loại ống nano cacbon 23 Đơn lớp Cách đặt tên ống nano (n,m) có thể tưởng tượng như là một vector (Ch) trong một tấm than chì vô hạn mà mô tả cách "cuộn" tấm than chì để tạo ống nano. T thể hiện trục của ống, và a1 với a2 là các vector đơn vị của graphene trong không gian thực 23 Đa lớp 26 Fullerite 27 Torus 28 NGUYỄN THÀNH TRUNG MSSV:06102098 BÀI TIỂU LUẬN KHOA:ĐIỆN VẬT LIỆU SIÊU DẪN-CÔNG NGHỆ NANO ****VẬT LIỆU SIÊU DẪN **** 1. Định nghĩa : Siêu dẫn là hiệu ứng vật lý xảy ra đối với một số vật liệu ở nhiệt độ đủ thấp và từ trường đủ nhỏ, đặc trưng bởi điện trở bằng 0 dẫn đến sự suy giảm nội từ trường (hiệu ứng Meissner). Siêu dẫn là một hiện tượng lượng tử. Trạng thái vật chất này không nên nhầm với mô hình lý tưởng dẫn điện hoàn hảo trong vật lý cổ điển, ví dụ từ thủy động lực học Trong chất siêu dẫn thông thường, sự siêu dẫn được tạo ra bằng cách tạo một lực hút giữa một số electron truyền dẫn nào đó nảy sinh từ việc trao đổi phonon, làm cho các electron dẫn trong chất siêu dẫn biểu hiện pha siêu lỏng tạo ra từ cặp electron tương quan. Ngoài ra còn tồn tại một lớp các vật chất, biết đến như là các chất siêu dẫn khác thường, phô bày tính chất siêu dẫn nhưng tính chất vật lý trái ngược lý thuyết của chất siêu dẫn đơn thuần. Đặc biệt, có chất siêu dẫn nhiệt độ cao có tính siêu dẫn tại nhiệt độ cao hơn lý thuyết thường biết (nhưng hiện vẫn thấp hơn nhiều so với nhiệt độ trong phòng). Hiện nay chưa có lý thuyết hoàn chỉnh về chất siêu dẫn nhiệt độ cao. a. Siêu dẫn nhiệt độ cao Siêu dẫn nhiệt độ cao, trong vật lý học, nói đến hiện tượng siêu dẫn có nhiệt độ chuyển pha siêu dẫn từ vài chục Kelvin trở lên. Các hiện tượng này được khám phá từ thập kỷ 1980 và không thể giải thích được bằng lý thuyết BCS vốn thành công với các chất siêu dẫn cổ điển được tìm thấy trước đó. Siêu dẫn ở nhiệt độ cao b. Hiệu ứng Meissner Một nam châm được nâng trên mặt một vật liệu siêu dẫn nhúng trong nitơ lỏng lạnh tới −200°C, thể hiện hiệu ứng Meissner Hiệu ứng Meissner hay hiệu ứng Meissner-Ochsenfeld là hiệu ứng từ thông bị đẩy ra hoàn toàn khỏi bên trong của vật siêu dẫn. Hiện tượng này là hiện tượng nghịch từ hoàn hảo. Từ thông sinh ra bởi vật siêu dẫn bù trừ hoàn toàn từ thông ở môi trường ngoài. Do đó, từ thông bên trong vật siêu dẫn bằng 0. Hiện tượng này được khám phá bởi Walther Meissner và Robert Ochsenfeld vào năm 1933. c. Lý thuyết BCS Lý thuyết BCS là mô hình lý thuyết vi mô được ba nhà vật lý John Bardeen, Leon Cooper và Robert Schrieffer đưa ra vào năm 1957 để giải thích hiện tượng siêu dẫn. Lý thuyết này giải thích rất thành công những tính chất vi mô của hệ siêu dẫn và nhiệt động lực học của hệ. Lý thuyết này cũng rất tương thích với một mô hình định tính khác là "lý thuyết Ginzburg-Landau". Ý tưởng cơ bản của mô hình này là khi trong hệ xuất hiện lực hút giữa các điện tử, trạng thái điện tử cơ bản của hệ chất rắn trở nên không bền so với trạng thái mà trong đó có xuất hiện cặp điện tử với spin và xung lượng trái ngược. Lực hút giữa các điện tử này là do nguyên nhân tương tác giữa điện tử với các mode biến dạng của tinh thể mạng (phonon). Ta có thể hình dung, khi một điện tử chuyển động, tương tác của nó với mạng tinh thể làm biến dạng mạng tinh thể và điện tử đi theo sau đó sẽ dễ dàng chuyển động hơn trong tinh thể. Hai điện tử này tạo thành một cặp điện tử Cooper. Từ tương tác điện tử với các phonon ta có thể suy ra lực tương tác hút hiệu dụng giữa hai điện tử. Với giả thiết trên về tương tác hút giữa các điện tử, bằng phương pháp trường trung bình ta có thể giải được mô hình và thu được những kết quả định lượng. John Bardeen, Leon Cooper và Robert Schrieffer đã nhận giải thưởng Nobel về vật lý năm 1972 nhờ công trình này. Tuy nhiên lý thuyết BCS chỉ áp dụng đúng cho các chất siêu dẫn cổ điển có nhiệt độ của trạng thái siêu dẫn rất thấp. Sau phát minh về các chất siêu dẫn nhiệt độ cao, cho đến nay chưa có lý thuyết hoàn chỉnh nào giải thích các hiện tượng này. 2.Lịch sử Đối với kim loại nói chung, ở nhiệt độ rất cao thì điện dẫn xuất λ tỉ lệ với nhiệt độ T. Ở nhiệt độ thấp, λ tăng nhanh khi T giảm. Nếu kim loại hoàn toàn tinh khiết, có thể nói rằng về nguyên tắc khi T=0 thì λ tiến tới vô cực, nghĩa là điện trở kim lọai dần tiến tới 0. Nếu kim lọai có lẫn tạp chất thì ở nhiệt độ rất thấp (khoảng vài độ K) kim loại có điện trở dư không phụ thuộc nhiệt độ và tỉ lệ với nồng độ tạp chất. Thực tế không thể đạt tới nhiệt độ T=0 độ K và không thể có kim loại nguyên chất hoàn toàn, nên vật thể có điện trở bằng 0 chỉ là vật dẫn lý tưởng. Năm 1911, Heike Kamerlingh Onnes làm thí nghiệm với thủy ngân nhận thấy rằng sự phụ thuộc của điện trở thủy ngân vào nhiệt độ khác hẳn sự phụ thuộc đối với kim lọai khác. Khi nhiệt độ thấp,địên trở thủy ngân không phụ thuộc vào nhiệt độ nữa, chỉ phụ thuộc vào nồng độ tạp chất. Nếu tiếp tục hạ nhiệt độ xuống tới Tc=4,1 độ K, điện trở đột ngột hạ xuống 0 một cách nhảy vọt. Hiện tượng nói trên gọi là hiện tượng siêu dẫn, và Tc là nhiệt độ tới hạn. Đến tháng 1 năm 1986 tại Zurich, hai nhà khoa học Alex Muller và Georg Bednorz tình cờ phát hiện ra một chất gốm mà các yếu tố cấu thành là: Lantan, Đồng, Bari, Oxit kim loại. Chất gốm này trở nên siêu dẫn ở nhiệt độ 35 độ K. Một thời gian ngắn sau, các nhà khoa học Mỹ lại phát hiện ra những chất gốm tạo thành chất siêu dẫn ở nhiệt độ tới 98 độ K. Ở Việt Nam, nghiên cứu về siêu dẫn cũng đã được các nhà khoa học của Trường đại học Tổng hợp Hà Nội trước đây, nay là Đại học Quốc gia Hà Nội thực hiện trong khoảng gần hai chục năm qua. Các nhà khoa học Việt Nam làm lạnh bằng Nitơ lỏng và đã tạo ra được một số vật liệu siêu dẫn thuộc loại rẻ tiền Sự khác biệt giữa vật siêu dẫn và vật dẫn điện hoàn hảo Từ trường bên trong vật dẫn điện hoàn hảo và vật siêu dẫn dưới tác động của môi trường ngoài ở nhiệt độ phòng và nhiệt độ thấp (nhiệt độ nhỏ hơn nhiệt độ Curi). Từ trường bị đẩy ra khỏi vật siêu dẫn ở nhiệt độ thấp không phụ thuộc vào trạng thái ban đầu của vật liệu siêu dẫn ở nhiệt độ phòng. Trạng thái của vật siêu dẫn ở nhiệt độ thấp là trạng thái không thuận nghịch. 3.Ứng dụng hiện tượng siêu dẫn • Chuyển tải điện năng • Đoàn tầu chạy trên đệm từ • Tạo ra Máy gia tốc mạnh • Máy đo điện trường chính xác • Cái ngắt mạch điện từ trong máy tính điện tử siêu tốc • Máy quét MRI dùng trong y học 3.1 chuyển tải điện năng Sự phát triển của ngành điện hiện đại, điện vật lý, vật lý năng lượng cao, tổng hợp nhiệt hạch có điều khiển, công nghệ cao về y học và nhiều ngành khoa học kỹ thuật khác không thể có được nếu không sử dụng rộng rãi những thiết trí ứng dụng hiện tượng siêu dẫn. Trong thuật ngữ kỹ thuật, vật liệu siêu dẫn được chia thành hai loại: Vật liệu siêu dẫn nhiệt độ thấp (VSNT) hoạt động ở mức nhiệt độ hêli và các vật liệu siêu dẫn nhiệt độ cao (VSNC) có khả năng hoạt động ở cấp nhiệt độ sôi của nitơ lỏng (~ 77 K). Trong số rất nhiều hợp kim và hợp chất VSNT có thể có, sau gần bốn mươi năm tiến hành lựa chọn, người ta đã xác định được hai vật liệu đầu bảng là hợp kim Nb -Ti được biến dạng và hợp chất giữa các kim loại Nb3Sn, về nguyên tắc thoả mãn được những đòi hỏi chủ yếu của ngành điện và điện vật lý. Chính các vật liệu Nb -Ti và Nb3Sn tại nhiệt độ làm việc từ 1, 8 đến 8 K thực tế đảm bảo mức yêu cầu trên toàn bộ dải từ trường và mật độ dòng làm việc trong các thiết trí kỹ thuật điện và điện vật lý. Những VSNC chính đang được sử dụng ngày nay là những vật liệu trên cơ sở các hợp chất: Bi2Sr2CaCu2Ox (Bi-2212); Bi2Sr2Cu2CXu3Ox (Bi - 2223) và YBa2Cu3O7 (Y-123). Các chất siêu dẫn trên cơ sở của hợp chất Bi -2212 do nhiệt độ tới hạn tương đối thấp (90 K) không có ý nghĩa để sử dụng ở cấp nhiệt độ sôi của nitơ lỏng. ở các nhiệt độ từ hêli đến hyđrô, chúng có khả năng tải dòng vượt trội hơn các vật liệu nhiệt độ thấp trong các từ trường mạnh (Nb-Ti; Nb3Sn) ở nhiệt độ 4, 2 K. Về kết cấu, dây dẫn Bi -2212 được chế tạo bằng phương pháp "bột tán - trong ống" chủ yếu ở dạng băng (dải) và đôi khi ở dạng các dây xoắn trong lớp vỏ bọc bằng bạc hoặc hợp kim bạc. Chất siêu dẫn Bi -2223 khi chế tạo ít đòi hỏi về mặt công nghệ hơn so với Bi -2212, tuy nhiên nhiệt độ tới hạn 107 K cho phép đạt được ở các nhiệt độ của nitơ (~ 77 K) mật độ dòng điện tới 108 A/m2 trong từ trường của dòng điện bản thân nó. Khi giảm nhiệt độ tới 35 K, vật liệu hoạt động hoàn toàn có hiệu quả (mật độ dòng ở mức 108 A/m2) với độ cảm ứng của từ trường đạt tới gần 5 T (tesla). Công nghệ chế tạo tương tự như Bi -2212. Để nghiên cứu triển khai kỹ thuật, người ta sử dụng các phần tử tải dòng trên cơ sở hợp chất Bi -2223 trong vỏ bọc bằng bạc và các dây dẫn trên cơ sở hợp chất Y -Ba- Cu-O. Dây dẫn compozit trên cơ sở hợp chất Bi -2223 được sử dụng cho dải các trường dưới 0, 5 T ở 77 K. Các vật liệu trên cơ sở hợp chất Y-Ba-Cu-O có khả năng làm việc trong trường từ tới 5 T ở 77 K hiện nay đã bắt đầu được tăng cường nghiên cứu triển khai cho các thiết trí kỹ thuật điện sắp tới, kể cả các bộ tích trữ năng lượng. Đến ngày nay đã tạo ra được công nghệ sản xuất những sản phẩm lớn Y -123 và các bộ phận bằng bitmut (các phần tử tải dòng hình xuyến). Đã bắt đầu chế tạo các vật liệu khối lớn, những vật liệu này ở chế độ trường đông lạnh có khả năng cạnh tranh được với các nam châm vĩnh cửu như Nd -Fe-B. Chất siêu dẫn trên cơ sở hợp kim Nb -Ti biến dạng Các dây dẫn trên cơ sở các hợp kim Nb -Ti đang chiếm ưu thế trên thị trường vật liệu siêu dẫn toàn thế giới. Các hợp kim của hệ thống Nb -Ti có trị số tối đa về trường tới hạn trên ~ 11 T và nhiệt độ tới hạn ~ 9, 85 K. Thông thường, các chất siêu dẫn Nb -Ti được sử dụng trong các trường 1 - 8 T ở nhiệt độ 4,2 - 4, 5 K. Trong công nghiệp chế tạo, người ta lựa chọn hợp kim Nb -Ti (46 - 48,5% khối lượng). Dây compozit trên cơ sở hợp kim Nb -Ti là compozit chứa các sợi Nb - Ti được phân bố trong ma trận bằng đồng siêu tinh khiết hoặc hợp kim điện trở trên cơ sở đồng. Trong thành phần compozit có thể có các vật liệu khác được sử dụng để làm các rào khuyếch tán và điện trở (Nb, Cu-Ni, Cu-Mn). Chuỗi dây compozit Nb -Ti rất rộng, từ các dây đường kính 0,3 - 1, 5 mm với 6 - 100 sợi kích thước 25 - 100 mm tới các dây compozit đường kính 0,1 - 0, 25 mm chứa khoảng 106 sợi kích thước 0,1 - 0,5 mm trong ma trận bằng các hợp kim điện trở. Số lượng đáng kể các dây dẫn Nb -Ti đường kính 0,65 - 0, 85 mm với các sợi 6 - 10 mm để chế tạo hệ thống từ của máy gia tốc cần thiết cho sự phát triển của ngành vật lý năng lượng cao. Đến nay, công nghệ chế tạo các chất siêu dẫn Nb -Ti đã khá hoàn thiện. Mật độ dòng tới hạn đạt được trong sản xuất hàng loạt các dây với đường kính sợi 6-10 mm là 3.103 A/mm2 trong trường 5 T. Giá thành các chất siêu dẫn Nb -Ti thuộc cấp này vào khoảng 150 USD /kg. Đối với các thiết trí bằng chất siêu dẫn vận hành ở dòng điện tần số công nghiệp, đã nghiên cứu triển khai các dây dẫn Nb -Ti đường kính 0,15 - 0, 2 mm với mức tổn thất thấp chứa các sợi siêu mỏng đường kính 0,1-0,2 mm được phân bố trong ma trận bằng các hợp kim điện trở Cu -Ni hoặc Cu -Mn. ở tần số 50 Hz và biên độ trường ± 5,5 T, mật độ dòng tới hạn trong các dây dẫn đó là 2,1-3,3.103 A/mm2, mức tổn thất từ trễ là 1,3-2,9 kW/m3. Giá thành các chất siêu dẫn cấp này là trên 1.000 USD /kg (± 0, 5 T ở tần số 50 Hz). Cả mức tổn thất năng lượng tương đối cao ở nhiệt độ 4, 2 K cũng như giá thành vật liệu này là những yếu tố kìm hãm sự phát triển các công trình chế tạo VSNT cho các thiết trí kỹ thuật điện vận hành ở tần số công nghiệp. Các nhà sản xuất chính các chất siêu dẫn Nb -Ti trên thế giới là: Oxford Instrument (OST), Outokumpu US, Magnex Ltd, Wang NMR (Mỹ); Alstom Power Conversation (Pháp); European Advanced Superconducters (EAS) Europa Metalli (Ý); Outokumpu Poricopper Oy (Phần Lan); Furu - Kawa; Hitachi Cable; Sumitomo; Kobe Steel (Nhật Bản). Chất siêu dẫn trên cơ sở hợp chất giữa các kim loại Nb3Sn Để sử dụng trong thực tế ngành điện, người ta cũng quan tâm tới các chất siêu dẫn nhiều sợi trên cơ sở hợp chất giữa các kim loại Nb3Sn (nhiệt độ tới hạn quá độ chuyển sang trạng thái siêu dẫn là ~ 18,6 K, có khả năng làm việc trong các từ trường cao với độ cảm ứng từ 20 - 24 T). Thông thường, kết cấu các chất siêu dẫn compozit trên cơ sở Nb3Sn phức tạp hơn so với các chất siêu dẫn Nb -Ti. Theo công nghệ "đồng thanh" dựa trên sự khuyếch tán pha rắn của thiếc từ ma trận Cu -Sn vào các sợi niobi (Nb) trong thời gian dài xử lý nhiệt ở nhiệt độ 600 - 800 oC người ta thu được các dây dẫn kết cấu khác nhau với chiều dài trên 10 km và số lượng sợi tới 2.104. Riêng lớp siêu dẫn với độ dầy cỡ micromét được sắp xếp ở lớp biên phân cách giữa sợi niobi và ma trận đồng thanh. Các dây siêu dẫn nhiều sợi được chế tạo theo công nghệ "đồng thanh" có độ ổn định cao về các tính chất siêu dẫn và tổn thất năng lượng từ trễ tương đối thấp. Chúng có mật độ dòng tới hạn (Jc) tới 900 A /mm2 (12 T; 4,2 K) và mức tổn thất từ trễ (Q) tới 400 mJ /cm3 (± 3 T). Các dây siêu dẫn loại này được các hãng sau đây sản xuất: EAS (trước đây là hãng Vacuumschmelze) ở Đức và Furukawa, Hitachi, JASTEC (trước đây là Kobe Steel) ở Nhật Bản. Giá thành dây dẫn này tùy theo các đặc tính kỹ thuật, là 600 - 800 USD/kg (12 T; 4,2 K). Các dây dẫn được chế tạo theo phương pháp nguồn thiếc bên trong có khả năng tải dòng cao hơn. Cách đây không lâu, người ta đã đạt được những trị số kỷ lục về mật độ dòng tới hạn, khoảng 3.000 A /mm2 trong trường 12 T, nhưng với tổn thất từ trễ rất cao Q ³ 6.000 mJ/cm3. Các hãng áp dụng công nghệ nguồn thiếc bên trong để sản xuất dây siêu dẫn Nb3Sn là: Mitsubishi Electric, Showa Electric (Nhật Bản), Oxford Instrument, Outokumpu US, Supergenics (Mỹ) và Europa Metalli (Ý). Mức mật độ dòng tới hạn trong dây compozit được các hãng nói trên khuyến nghị phụ thuộc đáng kể vào yêu cầu đặt ra đối với mức tổn thất từ trễ của dây dẫn. Thí dụ, khi cần phải đảm bảo tổn thất ở mức £ 250 mJ/cm3 thì mật độ dòng tới hạn tại tiết diện không có đồng là 750 - 900 A/mm2 (12 T; 4 K). Khi không có các đòi hỏi về tổn thất từ trễ Jc (12 T; 4,2 K) thì mật độ dòng tới hạn có thể đạt tới 2.500 - 3.000 A/mm2. Giá thành chất siêu dẫn loại này tới 1.200 USD /kg (12 T; 4,2 K) tùy theo các đặc tính kỹ thuật. Tính giòn tăng cao của hợp chất giữa các kim loại Nb3Sn là hạn chế đáng kể đối với mức biến dạng cho phép của dây compozit khi chế tạo các cuộn dây. Vì lý do đó trong hàng loạt trường hợp người ta áp dụng công nghệ "Quấn dây - ủ dây", nghĩa là cuộn dây được chế tạo bằng dây "chưa tinh chế", sau đó được ủ bằng khuyếch tán nhiệt. Thời gian xử lý nhiệt bằng khuyếch tán sau khi quấn dây là 60 giờ, ngắn hơn đáng kể so với các công nghệ khác. Từ năm 1992, hãng Shape Metal Innovation (SMI) đã chế tạo các chất siêu dẫn theo công nghệ này. Hãng này đã đạt được trị số mật độ dòng tới hạn (Jc) trên 1.500 A /mm2 (12 T; 4,2 K), tổn thất từ trễ dưới 400 mJ /cm3. Giá thành của chất siêu dẫn loại này lên tới 690 USD /kg (12 T; 4,2 K). Dây siêu dẫn nhiều sợi trên cơ sở hợp chất giữa các kim loại NbJAI ít bị suy giảm về các đặc tính tới hạn dưới tải. Một số hãng Nhật Bản đang nghiên cứu triển khai loại chất siêu dẫn này. Đến nay các hãng đó mới chỉ chế tạo được trong phòng thí nghiệm và giá thành hiện nay còn rất cao. Vật liệu siêu dẫn nhiệt độ cao thuộc các thế hệ thứ nhất và thứ hai Ngày nay ở các nước phát triển (Mỹ, châu Âu, Nhật) và hàng loạt các nước đang phát triển (Trung Quốc, Hàn Quốc) đang diễn ra bước quá độ từ giai đoạn nghiên cứu triển khai sang giai đoạn sản xuất công nghiệp với sản lượng tương đối lớn các vật liệu siêu dẫn kỹ thuật trên cơ sở các vật liệu siêu dẫn nhiệt độ cao (VSNC) và thử nghiệm chúng với việc chế tạo hàng loạt các thiết trí mẫu kỹ thuật điện ở nhiệt độ cực thấp như cáp điện lực, bộ dẫn dòng, bộ hạn chế dòng, máy biến áp, động cơ và máy phát điện, các hệ thống từ, v.v. Rất nhiều công ty hàng đầu như AMSC (Mỹ), EAS, Trithor (Đức), Sumitomo Electric Industry (SEI), Furukawa, Hitachi (Nhật), Innova ST (Trung Quốc), có sản lượng dây dẫn VSNC đạt tới 1.000 km mỗi năm. Nhiều dự án xây dựng các xí nghiệp công nghiệp đang được tích cực thực hiện với sản lượng lên tới 20.000 km một năm (AMSC - Mỹ). Khối lượng vốn đầu tư của cả tư nhân, cũng như của nhà nước cho việc nghiên cứu triển khai các công nghệ này ở Mỹ lên tới 100 triệu USD mỗi năm. Cho đến nay, phương pháp chế tạo hoàn chỉnh nhất về mặt kỹ thuật đối với các VSNC ở dạng dây compozit dài là phương pháp "bột tán trong ống". Phương pháp này cho phép dễ dàng thay đổi kết cấu dây dẫn cho các công dụng khác nhau và chế tạo được những dây siêu dẫn liền sợi dài tới vài kilômét (dây VSNC thế hệ thứ nhất, hoặc dây siêu dẫn 1-G). Những thành công lớn nhất đạt được trong việc áp dụng phương pháp này thích hợp với việc chế tạo các vật liệu siêu dẫn dạng băng trên cơ sở hợp chất (Bi, Pb)2Sr2Ca2Cu3O10-d (Bi-2223). Hợp chất này ở giai đoạn đầu của công nghệ chế tạo được đổ vào ống bằng bạc hoặc hợp kim bạc ở dạng bán thành phẩm bột tán. ở nhiều nước đã hình thành việc chuyên môn hóa các hãng sản xuất bán thành phẩm như Nexans Superconductor (Đức), Superconductor Components, Seatle Superconductors (Mỹ), v.v. và về chế tạo, cung cấp thành phẩm - các dây siêu dẫn đoạn dài cho những công dụng cụ thể. Trong số những hãng nổi tiếng trước hết phải kể đến AMSC (Mỹ), Innova ST (Trung Quốc), Sumitomo Electric Industry (Nhật), EAS, Trithor (Đức). Đặc tính các dây dẫn do các hãng kể trên chế tạo theo các số liệu năm 2005 được trình bày trong bảng 1. Giá của các dây dẫn Bi -2223/Ag cho mức nhiệt độ 77 K sẽ giảm đáng kể vào năm 2010. ở Nga, trong điều kiện cấp kinh phí hiện nay mới chỉ sản xuất thí nghiệm các compozit Bi -2223/Ag. Các compozit VSNC chế tạo theo phương pháp "bột tán trong ống" có dòng công tác không cao, bị hạn chế về từ trường ở 77K, và giá thành cao, do vậy người ta nghiên cứu triển khai các compozit đoạn dài trên cơ sở hợp chất Y -Ba-Cu-O trên các phần tử mang - nền đệm (thường là niken và các hợp kim niken) kim loại đoạn dài. Các chất siêu dẫn này mang tên "VSNC thế hệ thứ hai" hoặc các chất siêu dẫn 2-G. 3.2 Đoàn tàu chạy trên đệm từ Dựa vào "nam châm siêu dẫn", người Nhật và người Đức thiết kế ra các đoàn tầu chạy trên đệm từ. Người Nhật đã thử nghiệm với khoảng 3 - 4 công nghệ tầu chạy trên đệm từ khác nhau, lấy tên là Maglev dựa theo: thực hiện phép nâng điện - động lực học bằng cách tạo ra 2 từ trường đối nhau giữa các nam châm siêu dẫn đặt trên con tầu và những cuộn dây lắp trong đường ray hình chữ U bằng bê tông. [...]... nhân Sự khác biệt giữa vật siêu dẫn và vật dẫn điện hoàn hảo Từ trường bên trong vật dẫn điện hoàn hảo và vật siêu dẫn dưới tác động của môi trường ngoài ở nhiệt độ phòng và nhiệt độ thấp (nhiệt độ nhỏ hơn nhiệt độ Curi) Từ trường bị đẩy ra khỏi vật siêu dẫn ở nhiệt độ thấp không phụ thuộc vào trạng thái ban đầu của vật liệu siêu dẫn ở nhiệt độ phòng Trạng thái của vật siêu dẫn ở nhiệt độ thấp là trạng... tính chất hóa lý của vật liệu thông thường Đây là lý do mang lại tên gọi cho vật liệu Kích thước vật liệu nano trải một khoảng từ vài nm đến vài trăm nm phụ thuộc vào bản chất vật liệu và tính chất cần nghiên cứu Vật liệu nano là vật liệu trong đó ít nhất một chiều có kích thước nano mét Về trạng thái của vật liệu, người ta phân chia thành ba trạng thái, rắn, lỏng và khí Vật liệu nano được tập trung... liệu nano hai chiều là vật liệu trong đó một chiều có kích thước nano, hai chiều tự do, ví dụ, màng mỏng, • Ngoài ra còn có vật liệu có cấu trúc nano hay nanocomposite trong đó chỉ có một phần của vật liệu có kích thước nm, hoặc cấu trúc của nó có nano không chiều, một chiều, hai chiều đan xen lẫn nhau Vật liệu nano gồm 2 loại chính là : nanolay và ống nano carbon 1.NANOCLAY Nanoclay (còn gọi là nano. .. là vật liệu rắn, sau đó mới đến chất lỏng và khí Về hình dáng vật liệu, người ta phân ra thành các loại sau: • Vật liệu nano không chiều (cả ba chiều đều có kích thước nano, không còn chiều tự do nào cho điện tử), ví dụ, đám nano, hạt nano • Vật liệu nano một chiều là vật liệu trong đó hai chiều có kích thước nano, điện tử được tự do trên một chiều (hai chiều cầm tù), ví dụ, dây nano, ống nano, • Vật. .. A.KHÁI NỆM “ Là ngành công nghệ liên quan đến việc thiết kế, phân tích, chế tạo và ứng dụng các cấu trúc, thiết bị và hệ thống bằng việc điều khiển hình dáng, kích thước trên quy mô nanomét B.VẬT LIỆU NANO Vật liệu nano là loại vật liệu có kích thước cỡ nanômét Đây là đối tượng nghiên cứu của khoa học nano và công nghệ nano, nó liên kết hai lĩnh vực trên với nhau Tính chất của vật liệu nano bắt nguồn từ... nhiệt độ thấp là trạng thái không thuận nghịch Vật liệu siêu dẫn Một số ứng dụng của chất siêu dẫn: - Tàu đệm từ Nam châm siêu dẫn mạnh sẽ trở nên nhỏ hơn và tốn ít năng lượng hơn các nam châm điện như hiện nay - Siêu máy tính Các nút bấm tí hon làm bằng chất siêu dẫn sẽ giúp máy tính đạt được tốc độ một nghìn nghìn tỉ phép tính mỗi giây - Bom E Từ trường siêu dẫn sẽ tạo ra một dao động để huỷ thiết bị... trình xử lý vật liệu (ví dụ như đặt áp suất…) Các nghiên cứu sơ bộ ban đầu về vật liệu này đã giả thiết tính chất siêu dẫn xảy ra trong vật liệu không thuộc loại trung gian phonon (phonon-mediated) như được kỳ vọng từ lý thuyết cổ điển BCS, nhưng có thể không giống như được dự đoán trong các hợp chất siêu dẫn nhiệt độ cao kiểu “cuprates” “Ai đó có thể cho là tính siêu dẫn trong các vật liệu kiểu này... arc discharge với khoảng $5 0-1 00 vào năm 2007 Ống nano đơn lớp (SWNT-Single Wall Nanotube) Ống nano đơn lớp (SWNT-Single Wall Nanotube) • Đa lớp A single strand of carbon atoms (red) is contained in a multi-walled carbon nanotube Thanh cacbon đa lớp • Fullerite • Torus A torus A torus is the product of two circles A triple torus C.ỨNG DỤNG CỦA CÔNG NGHỆ NANO Bằng công nghệ nano, người ta có thể "nhét"... tăng ngân sách đáng kể cho phát triển công nghệ nano Vật liệu nano trong công nghệ chế tạo lốp Những ưu điểm vượt trội của vật liệu nano đang thu hút các hãng xe và ngành nghiệp phụ trợ vào cuộc cách mạng mới Tuy mới chỉ ở mức độ thử nghiệm, nhưng với sự tham gia của các công ty hàng đầu và các hãng xe danh tiếng, tương lai của những chiếc lốp ứng dụng vật liệu nano sẽ không còn xa nữa Cao su và cotton... spin) liên kết với nhau sẽ tạo ra tính chất siêu dẫn trong các vật liệu này Hình 1 Cấu trúc tinh thể và phổ nhiễu xạ tia X của vật liệu (J Am Chem Soc 130 3296) Mới đây, Hideo Hosono cùng các cộng sự ở Viện Công nghệ Tokyo (Nhật Bản) lần đầu tiên khám phá ra một vật liệu siêu dẫn nhiệt độ cao có nhiệt độ chuyển pha 26 K được dựa trên các hợp chất của sắt -Fe (có thể xem các kết quả này trên J Am Chem . Bài tiểu luận: Vật liệu siêu dẫn - công nghệ nano MỤC LỤC Bài tiểu luận: Vật liệu siêu dẫn - công nghệ nano 1 MỤC LỤC 2 a. Siêu dẫn nhiệt độ cao 3 b KHOA:ĐIỆN VẬT LIỆU SIÊU DẪN-CÔNG NGHỆ NANO ****VẬT LIỆU SIÊU DẪN **** 1. Định nghĩa : Siêu dẫn là hiệu ứng vật lý xảy ra đối với một số vật liệu ở nhiệt