La propriété unique des supraconducteurs de résistance nulle peut révolutionner la transmission et le transport d'énergie. Cependant, la plupart des supraconducteurs conventionnels nécessitent un refroidissement à des températures extrêmement basses qui ne peuvent être atteintes qu'avec de l'hélium liquide, un liquide de refroidissement coûteux. Les scientifiques des matériaux étudient maintenant les supraconducteurs à haute température (HTS) qui peuvent être refroidis à un état supraconducteur en utilisant l'azote liquide beaucoup moins cher, qui a une température remarquablement plus élevée que l'hélium liquide.

Actuellement, un matériau HTS potentiel pour une telle exploration est (RE)Ba 2 Cu 3 O oui , RE-123, où RE représente les éléments des terres rares tels que l'yttrium (Y), gadolinium (Gd), erbium (Er), néodyme (Nd), ou europium (Eu). Ces matériaux sous forme monocristalline sont capables de s'affranchir des contraintes physiques qui fragilisent la supraconductivité, ouvrant ainsi les portes à une variété d'applications d'ingénierie.

Dans une étude récente publiée dans le Journal des alliages et des composés , une équipe de scientifiques du Shibaura Institute of Technology, Japon, dirigé par le professeur Muralidhar Miryala, pionnier dans le domaine des HTS, développé des supraconducteurs monocristallins massifs capables de piéger les champs magnétiques à l'intérieur d'une manière similaire à celle des ferroaimants (fer, nickel, cobalt) retiennent le champ magnétique. "Le champ piégé est l'un des paramètres les plus pertinents dans de nombreuses applications pratiques du RE-123 en vrac et est lié au diamètre en vrac, " explique le Pr Miryala.

Parmi les nombreuses techniques disponibles pour fabriquer le RE-123 en vrac, l'équipe a opté pour une technique de croissance infiltrée (IG), dans lequel solide (RE)BaCuO 5 (RE-211) réagit avec une phase liquide Ba-Cu-O pour former le supraconducteur RE-123. Le Pr Miryala explique la motivation de leur approche :« La technique IG produit des vracs RE-123 sans homogénéités, peut être effectué dans l'air, et à l'échelle industrielle. De plus, il fournit un terrain fertile pour l'exploration des systèmes d'éléments RE ternaires, qui n'ont pas été étudiées jusqu'à présent."

Récemment, l'équipe a enquêté sur le ternaire (Gd 0,33 Oui 0,33-x Euh 0,33+x )-123 système en vrac, optimisant sa composition en ajustant le rapport de Y et Er dans le précurseur 211 (en particulier, x =0, 0,05, 0,1, 0,15, et 0,2). L'équipe a caractérisé les phases supraconductrices dans les échantillons à l'aide de la diffraction des rayons X et mesuré le champ piégé et la température de transition supraconductrice (T c ). Finalement, ils ont effectué des analyses microstructurales et chimiques à l'aide d'un microscope électronique à balayage à émission de champ (FESEM) et d'une spectroscopie à rayons X à dispersion d'énergie (EDX).

Le XRD a prouvé la nature monocristalline des vracs RE-123, avec T c valeurs dans la plage (91,5-92) K, qui étaient nettement au-dessus du point d'ébullition de l'azote liquide (77K), et le champ piégé le plus élevé de 0,53 tesla a été observé dans (Gd 0,33 Oui 0,13 Euh 0,53 )-123 (x=0,2). FESEM et EDX identifiés finement dispersés (Gd, Oui, Er) -211 particules dans tous les échantillons, avec une distribution de précipités riches en Er pour x=0.2, l'échantillon qui a également montré les meilleures performances supraconductrices.

"Les résultats de notre étude donnent une idée de la manière de mettre en œuvre une production à faible coût de haute performance (Gd, Oui, Er)BCO en vrac pour des applications réelles telles que la lévitation magnétique, roulement supraconducteur, stockage d'énergie de volant d'inertie, imagerie par résonance magnétique, moteurs rotatifs, délivrance de médicaments et purification de l'eau, " dit le Pr Miryala.