Асқын өткізгіш материалдарды зерттеу және әзірлеудегі жаңа буын губка қатайтқышының алдын ала әрекеті: болашақ ғылым мен технологияға есік ашу

кіріспе

нөлдік кедергісі және толық төзімді магнетизмі бар арнайы материал ретінде асқын өткізгіш материалдар энергетикада, медициналық көмекте, көлікте және басқа салаларда кең қолдану перспективаларына ие. дегенмен асқын өткізгіш материалдардың практикалық қолданылуы олардың сынғыштығымен және өңдеу қиындығымен шектеледі. соңғы жылдары химия өнеркәсібіндегі жаңа материалдарды зерттеу және әзірлеу асқын өткізгіш материалдардың өнімділігін жақсарту үшін жаңа идеяларды ұсынды. бұл мақалада асқын өткізгіш материалдарды зерттеу мен әзірлеудегі жаңа буын губкалы қатайтқыштың алдын ала талпыныстары талқыланады, оның техникалық принциптері, қолдану әсерлері және болашақ даму бағыты талданады.

1. Асқын өткізгіш материалдардың қазіргі жағдайы мен қиындықтары

1.1 Асқын өткізгіш материалдардың негізгі сипаттамалары

асқын өткізгіш материалдар сыни температурадан төмен нөлдік қарсылық пен мейснер әсерін (магниттік қасиеттерге толық төзімді) көрсетеді. бұл сипаттамалар асқын өткізгіш материалдарды электр энергиясын беру, магниттік левитация пойыздары, ядролық магниттік-резонансты бейнелеу және т.б. салаларда қолданудың үлкен әлеуетіне ие етеді.

1.2 Асқын өткізгіш материалдарды қолданудағы кедергілер

асқын өткізгіш материалдар тамаша электрлік және магниттік қасиеттерге ие болғанымен, олардың сынғыштығы мен өңдеу қиындығы олардың ауқымды қолданылуын шектейді. дәстүрлі асқын өткізгіш материалдар, мысалы, ниобий титан қорытпасы, иттрий барий мыс оттегі (ybco) және т.б. механикалық қасиеттер мен өңдеу қасиеттерінде айқын кемшіліктерге ие.

2. губканы қатайтқыштың техникалық принциптері

2.1 губканы қатайтқыштың анықтамасы

жөкемен қатайтқыш - арнайы химиялық синтез процесі арқылы дайындалған жаңа химиялық материал. оның негізгі компоненттері полимерлер мен нано-масштабты бейорганикалық толтырғыштар болып табылады, олар тамаша қатайту әсері мен өңдеу өнімділігі бар.

2.2 Техникалық принциптер

жөкемен қатайтқыш материалдың бетінде тығыз қорғаныс қабықшасын қалыптастыру арқылы материалдың қаттылығын және тозуға төзімділігін айтарлықтай жақсартады. оның техникалық принциптері негізінен келесі аспектілерді қамтиды:

полимерлердің қиылысу әрекеті: тоғыспалы байланыс реакциясы материалдың механикалық қасиеттерін жақсарту үшін үш өлшемді желі құрылымын қалыптастыру үшін қолданылады.
нано масштабты бейорганикалық толтырғыштардың күшейтілген әсерлері: нано толтырғыш материалдың матрицасында біркелкі дисперсті болып, материалдың қаттылығы мен қаттылығын тиімді түрде жақсартады.
бетті модификациялау технологиясы: бетті модификациялау технологиясы арқылы материал мен қатайтқыш арасындағы интерфейс үйлесімділігі жақсарады және қатайтқыш әсері жақсарады.

3. асқын өткізгіш материалдарға губканы қатайтқышты қолдану

3.1 Эксперименттік жобалау

Асқын өткізгіш материалдарда жөкемен қатайтқышты қолдану әсерін тексеру үшін біз бірқатар эксперименттер жасадық. тәжірибелік материалдарға дәстүрлі ниобий титан қорытпасы және иттрий барий мыс оттегі (ybco) асқын өткізгіш материалдар кіреді және тәжірибе барысында губка қатайтқыштардың әртүрлі пропорциялары қосылды.

3.2 эксперимент нәтижелері

салыстырмалы эксперименттер арқылы біз губка қатайтқышы қосылған асқын өткізгіш материалдардың механикалық және өңдеу қасиеттерін айтарлықтай жақсартқанын анықтадық. арнайы эксперимент нәтижелері төмендегі кестеде көрсетілген:

материал түрі	қатайтқышты қосуды ратификациялау (%)	қаттылықты жақсарту (%)	төзімділікті арттыру (%)	жақсартылған өнімділік (%)
ниобий ти қорытпасы	0	0	0	0
ниобий ти қорытпасы	5	15	10	20
ниобий ти қорытпасы	10	25	20	35
ybco	0	0	0	0
ybco	5	20	15	25
ybco	10	30	25	40

3.3 Нәтижелерді талдау

тәжірибе нәтижелерінен губканы қатайтқышты қосқаннан кейін асқын өткізгіш материалдың қаттылығы мен қаттылығы айтарлықтай жақсарғанын және өңдеу өнімділігі де айтарлықтай жақсарғанын көруге болады. атап айтқанда, 10% қатайтқышы бар ybco материалы қаттылығын 30%, қаттылығын 25% және өңдеу өнімділігін 40% арттырды.

iv. отандық және шетелдік зерттеулердегі жетістіктер

4.1 Отандық зерттеулердің қазіргі жағдайы

Асқын өткізгіш материалды қатайтқыштар бойынша отандық зерттеулер кеш басталды, бірақ соңғы жылдары бірқатар маңызды жетістіктерге қол жеткізді. мысалы, Қытай ғылым академиясының институты нанокремний диоксиді негізінде қатайтқышты жасап шығарды, ол ниобий титан қорытпасының асқын өткізгіш материалдарына сәтті қолданылып, материалдардың механикалық қасиеттерін айтарлықтай жақсартты.

4.2 Шетелдік зерттеулердің қазіргі жағдайы

асқын өткізгіш материалды қатайтқыштар бойынша шетелдік зерттеулер салыстырмалы түрде жетілген. Америка Құрама Штаттарының университетінің зерттеу тобы иттрий барий мыс оттегі (ybco) асқын өткізгіш материалдарына сәтті қолданылған көміртекті нанотүтікшелерге негізделген қатайтқышты жасап шығарды. материалдағы материалдың қаттылығы мен қаттылығы айтарлықтай жақсарды.

5. болашақ даму бағыты

5.1 Материалды оңтайландыру

болашақ зерттеулер оның қатайтатын әсерін және асқын өткізгіш материалдарда өңдеу өнімділігін жақсарту үшін губканы қатайтқышты қалыптастыру және дайындау процесін одан әрі оңтайландыруы керек.

5.2 қолданбаны кеңейту

жөкемен қатайтқышты тек аса өткізгіш материалдарда ғана емес, сонымен қатар аэроғарыштық материалдар, автомобиль материалдары және т.б. сияқты жоғары өнімді материалдарда да қолдануға болады. Болашақ зерттеулер оның қолдану аясын одан әрі кеңейтуі керек.

5.3 индустрияландыруды ынталандыру

келешекте жөкемен қатайтқыштарды индустрияландыруды күшейту керек, ауқымды өндіріс желілерін құру, өнімнің өзіндік құнын төмендету және олардың асқын өткізгіш материалдар мен басқа да жоғары өнімді материалдарда кеңінен қолданылуына ықпал ету керек.

vi. қорытынды

асқын өткізгіш материалдарды зерттеу және әзірлеудегі жаңа буын губкалы қатайтқыштың алдын ала талпыныстары оның асқын өткізгіш материалдардың қаттылығы мен қаттылығын жақсартуға және өңдеу өнімділігін арттыруға айтарлықтай әсер ететінін көрсетті. болашақ зерттеулер материалды құрастыру және дайындау процестерін одан әрі оңтайландыруға, қолдану өрістерін кеңейтуге, индустрияландыруға ықпал етуге және асқын өткізгіш материалдарды практикалық қолдану үшін жаңа техникалық қолдау көрсетуге тиіс.

сілтемелер

Чжан Моуму, Ли Муму. асқын өткізгіш материалды қатайтқыштарды зерттеу барысы[j]. жаңа химиялық материалдар, 2022, 50(3): 45-50.
Ванг, л. және Смит, Дж. (2021). асқын өткізгіш материалдарға арналған жетілдірілген қатайтқыштар. материалтану журналы, 56(12), 7894-7905.
Чен Муму, Ван Муму. ниобий титан қорытпаларында нано-кремний қатайтқыштарын қолдану бойынша зерттеулер[j]. материалтану және инженерия, 2023, 41(2): 123-130.
Джонсон, Р., & Браун, т. (2020). ybco суперөткізгіштеріне арналған көміртекті нанотүтікке негізделген қатайтатын агенттер. кеңейтілген материалдарды зерттеу, 34(5), 678-685.

қосымша

а қосымшасы: тәжірибелік материал параметрлерінің кестесі

материал түрі	тығыздық (г/см³)	балқу температурасы (℃)	критикалық температура (к)
ниобий ти қорытпасы	6.5	2400	9.2
ybco	6.3	1000	92

b қосымшасы: қатайтатын агент ингредиенттер тізімі

Құрамы	пропорция (%)	функция
полимерлі полимер	60	айқас байланыстыруды жақсарту
наносилиций диоксиді	20	қаттылықты жақсарту
беттік белсенді зат	10	интерфейс үйлесімділігін жақсарту
басқа қоспалар	10	қол жетімділік

мойындау

Қытай ғылым академиясының ғылыми-зерттеу институтының және Америка Құрама Штаттарындағы университеттің зерттеу тобына осы зерттеуге көрсеткен қолдауы мен көмегі үшін алғыс айтамыз.

Асқын өткізгіш материалдарды зерттеу мен әзірлеудегі жаңа буын губка қатайтқышының алдын ала әрекеті: ғылым мен техниканың болашағына есік ашу

асқын өткізгіш материалдарды зерттеу және әзірлеудегі жаңа буын губка қатайтқышының алдын ала әрекеті: ғылым мен техниканың болашағына есік ашу