Анотація до роботи:

Галаган Ю.О. Синтез високотемпературних надпровідних сполук та стабілізація їх властивостей. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата хімічних наук за спеціальністю 02.00.01 – неорганічна хімія. – Київський національний університет імені Тараса Шевченка, Київ, 2002.

Дисертація присвячена розробці методів стабілізації надпровідних властивостей ВТНП сполук. Синтезовано серії композитних зразків на основі надпровідної кераміки складу YBa₂Cu₃O_7- та Bi₂Sr₂CaCu₂O_x з органічними та неорганічними композитними добавками. Досліджено вплив легуючих добавок на властивості ВТНП матеріалів. Виявлена стабілізуюча дія композитних добавок у процесах хімічної деградації надпровідної кераміки. Синтезовано серію надпровідних зразків складу (Pb_0,63Cu_0,27)Sr₂(Ca_0,21Ln_0,79)Cu₂O_7-d. Досліджено вплив рідкісноземельних елементів на властивості ВТНП зразків. Проведено теоретичний аналіз залежності надпровідних властивостей зразків (Pb_1-yM_y)Sr₂(Ca_1-xR_x)Cu₂O_7-d (M – метал, R – рідкісноземельний елемент) від їх хімічного складу.

1. Для стабілізації надпровідних властивостей ВТНП зразків та створення в надпровідній матриці дефектів структури, які можуть бути центрами пінінгу магнітного потоку, запропоновано синтез композитних матеріалів на основі надпровідної кераміки. Синтезовано зразки YBa₂Cu₃O_7- та Bi₂Sr₂CaCu₂O_y надпровідної кераміки з композитними добавками Al₂O₃, ZrO₂, Nb₂O₅ та Ta₂O₅.

2. Досліджено вплив композитних добавок на властивості надпровідної кераміки YBa₂Cu₃O_7- та Bi₂Sr₂CaCu₂O_y. Показано, що введення композитних неорганічних добавок призводить до зменшення критичної температури переходу в надпровідний стан у випадку Bi₂Sr₂CaCu₂O_y кераміки. Композитні добавки Al₂O₃, Nb₂O₅ та Ta₂O₅ не змінюють Т_с кераміки на основі YBa₂Cu₃O_7-, тоді як додавання ZrO₂ призводить до її зменшення.

3. Показано, що оксиди Al₂O₃, ZrO₂, Nb₂O₅ та Ta₂O₅ взаємодіють як з 123, так і з 2212 фазами. Ідентифіковано продукти взаємодії цих оксидів із YBa₂Cu₃O_7- та Bi₂Sr₂CaCu₂O_y надпровідними фазами. Показано, що зразки 123 кераміки розкладаються з утворенням Y₂BaCuO₅, СuO, та фаз, які містять елементи легуючих добавок: Al₂O₃, BaZrO₃, BaNb₇O₉ та Ba(Y_0,5Ta_0,5)O₃. У випадку бісмутової кераміки іони Zr²⁺, Nb⁵⁺ та Ta⁵⁺ втілюються в структуру 2212 фази, а при додаванні Al₂O₃ утворюється композит складу Bi₂Sr₂CaCu₂O_x, Bi₂Sr₂CuO_x, Ca₃AlO₆, SrAl₂O₄ та Ca_0,5Sr_0,5O.

4. Досліджено вплив композитних добавок на процеси хімічної деградації ВТНП кераміки під дією води та водяної пари. Показано, що введення оксидів Al₂O₃, ZrO₂, Nb₂O₅ та Ta₂O₅ має різний вплив на стійкість керамічних зразків. Виявлено, що композитні добавки ZrO₂, Nb₂O₅ та Ta₂O₅ підвищують стійкість надпровідних зразків ітрієвої кераміки. Для підвищення стійкості бісмутової кераміки слід використовувати добавки оксидів алюмінію та ніобію.

5. Як метод стабілізації надпровідних властивостей, який спрямований на захист зразків від вологого повітря, запропоновано заповнення пор керамічних надпровідних зразків органічним полімером. Синтезовано полімер-керамічні композитні матеріали на основі надпровідної кераміки YBa₂Cu₃O_7- та Bi₂Sr₂CaCu₂O_y. Як композитну фазу запропоновано поліетиленгліколь-диметакрилат.

6. Досліджено вплив полімерної фази на властивості ВТНП зразків. Показана відсутність взаємодії полімеру з надпровідною фазою. Встановлено підвищення стійкості полімер-керамічних зразків до дії води та водяної пари в порівнянні з чистою надпровідною керамікою.

7. Синтезовано серію зразків Pb-1212 надпровідної фази складу (Pb_0,63Cu_0,27)Sr₂(Ln_0,79Ca_0,21)Cu₂O_z, де Ln = Y, La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Dy, Ho, Er, Tm, Yb та Lu. Розглянуто вплив рідкісноземельних елементів на властивості надпровідної кераміки (Pb_0,63Cu_0,27)Sr₂(Ln_0,79Ca_0,21)Cu₂O_z. Показано, що при збільшенні іонного радіуса РЗЕ спостерігається зниження критичної температури переходу в надпровідний стан.

8. На основі власних та літературних даних проведено статистичний аналіз по виявленню залежності критичної температури переходу в надпровідний стан від двох незалежних параметрів (іонних радіусів катіонів – r1 та r3 в кристалографічних позиціях 1d та 1a) для зразків структурного типу 1212 і складу (Pb_1-yМ_y)Sr₂(R_xCa_1-x)Cu₂O_7-d. Показано, що для підвищення критичної температури переходу в надпровідний стан сполук потрібно зменшити іонні радіуси в кристалографічних позиціях 1d та 1a.

9. Проведено порівняння теоретичних та практичних результатів для зразків надпровідної кераміки складу (Pb_1-yМ_y)Sr₂(R_xCa_1-x)Cu₂O_7-d. Показано, що теоретична модель досить добре описує практичні результати, тому може бути використана для прогнозування критичної температури переходу в надпровідний стан в залежності від хімічного складу зразків Pb-1212 фази.