La supraconductivité a déjà une variété d'applications pratiques, tels que l'imagerie médicale et le transport en lévitation comme les systèmes maglev toujours populaires. Cependant, veiller à ce que les avantages des supraconducteurs appliqués continuent de se répandre dans d'autres domaines technologiques, nous devons trouver des moyens non seulement d'améliorer leurs performances, mais aussi en les rendant plus accessibles et plus simples à fabriquer.

À cet égard, diborure de magnésium (MgB 2 ) a attiré l'attention des chercheurs depuis sa découverte en tant que supraconducteur aux multiples avantages. C'est un poids léger, matériau facilement transformable fabriqué à partir de précurseurs largement abondants; ces qualités réunies, réduire considérablement le coût global de travail avec MgB 2 .

Cependant, une propriété pratique clé d'un supraconducteur est sa densité de courant critique (J c ) - la densité de courant maximale à laquelle il peut fonctionner sans dissiper de l'énergie comme le font les conducteurs conventionnels. Augmenter le J c de MgB 2 par des moyens abordables s'est avéré être un défi notable, qui est généralement abordé par l'ingénierie des matériaux et par l'optimisation des procédures et des conditions de fabrication.

Dans une étude récente acceptée pour publication dans Science et génie des matériaux :B , une équipe de scientifiques du Shibaura Institute of Technology, Japon, a développé une technique rentable pour stimuler le J c de MgB en vrac 2 :ultrasons. Leur approche consiste à dissoudre du bore commercial bon marché dans de l'hexane et à utiliser des ultrasons pour disperser complètement le soluté. Une fois l'hexane évaporé et éliminé, on obtient une poudre de bore très fine, qui est ensuite fritté avec du magnésium pour produire du MgB 2 . Mais pourquoi l'utilisation de bore plus fin donne-t-elle de meilleures propriétés supraconductrices ?

La réponse est l'épinglage du flux magnétique. Bien que les supraconducteurs repoussent généralement les champs magnétiques externes, des quantités quantifiées de flux magnétique pénètrent parfois dans le matériau dans les bonnes conditions, produisant la force forte responsable de la lévitation supraconductrice. Cette pénétration ne se produit que dans les centres d'épinglage, qui résultent de divers types de défauts du matériau ; dans le cas de MgB 2 , les centres d'accrochage sont situés aux joints de grains. Professeur Muralidhar Miryala, qui a dirigé l'étude, explique :« Pour faire court, la poudre de bore raffinée obtenue par ultrasonication entraîne une densité plus élevée des joints de grains en réduisant la taille globale des grains. À son tour, l'augmentation des joints de grains est égale à une augmentation des centres de fixation du flux, qui sont responsables de la plus haute J c nous avons observé dans nos échantillons."

La procédure de synthèse des scientifiques a produit du MgB en vrac de haute qualité 2 la plupart du temps exempt d'impuretés d'oxydation. Par rapport à un échantillon non ultrasonique utilisé comme référence, le J c les valeurs ont augmenté jusqu'à 20 %, en fonction du temps d'ultrasons utilisé. De plus, les résultats de la microscopie électronique à balayage et des analyses de spectroscopie à rayons X à dispersion d'énergie ont révélé un mécanisme secondaire qui pourrait donner lieu à un J amélioré c . L'équipe a noté une structure en couches de ce qui semble être du Mg-B-O recouvrant les parois des pores des carences en bore. Cette structure de revêtement en couches peut non seulement agir comme un centre d'épinglage, mais ont également un effet restrictif sur la taille des grains.

Enthousiasmé par les résultats globaux, Miryala remarque :« Notre étude jette les bases de la réalisation de MgB en vrac hautes performances abordables 2 pour les aimants supraconducteurs. Cela contribuera à réduire le coût des technologies à base d'aimants et à les rendre plus accessibles au grand public, en particulier dans le domaine médical." Même si d'autres études seront nécessaires pour trouver les paramètres optimaux de solvant et d'ultrasonication, les résultats actuels sont certainement prometteurs et pourraient promouvoir l'utilisation de MgB 2 aimants supraconducteurs dans d'autres domaines, y compris les applications spatiales, nettoyage à l'eau, et moteurs électriques. Avec un peu de chance, et avec suffisamment de temps, nous bénéficierons tous de supraconducteurs accessibles d'une manière ou d'une autre !