Vysokoteplotné supravodiče, ako napríklad Diborid horčíka (MgB2), umožňujú zostrojiť novodobé magnety s vysokými magnetickými poľami, ktoré umožnia dosiahnuť nové poznatky v mnohých fyzikálnych disciplínach. Jednou z prekážok pri vývoji supravodivých magnetov je výroba takzvaného “perzistentného spínača”. Perzistentný spínač je spoj v supravodivom magnete, ktorý po zachladení na kryogénne teploty zníži svoj elektrický odpor na veľmi nízky až nulový a vyskratuje supravodivý magnet. Vďaka tomu môže supravodivý magnet pracovať v perzistentom móde – magnetické pole vytvorené magnetom sa uchová bez výraznej degradácie aj po odpojení od zdroja energie. Za týmto účelom kolegovia na čele s Tiborom Meliškom navrhli spôsob spájania supravodičov MgB2/Fe “svorkovou architektúrou”, ktorý by mohol dosiahnuť spoje s požadovaným elektrickým odporom. Vo svorkovom spoji sa MgB2/Fe drôty vložia do oceľového tégliku do ktorého sa nasype MgB2 prášok s určitou veľkosťou zŕn. Následne sa stlačia medzi dvoma lisovacími formami a nechajú sa vyžíhať 30 minút (Obr. 1).
Hlavný bod výskumu bolo zistiť, aký dopad má zrnitosť prášku na elektrické vlastnosti spoja. Sledovaným parametrom bol kritický prúd spoja Ic spoj (limitná hodnota pri ktorej sa zachová stav supravodivosti) v porovnaní s kritickým prúdom MgB2/Fe drôtov Ic drôt (Obr. 2). Pri príprave spoju sa v prvom kroku komerčne získaný MgB2 prášok preosial pomocou sitiek, čím sa získali prášky s 15 µm, 20-25 µm, 35 µm zrnami. Následne sa pripravia spoje z preosiatich práškov a pôvodného nepreosiateho prášku. Vlastnosti spojov boli zmerané pri dvoch teplotách – 4.2 K a 20 K. Najlepšia kombinácia parametrov sa namerala pri spoji s MgB2 práškom s veľkosťou zŕn 20-25 µm pri teplote 20 K, kde pomer medzi Ic spoj/Ic drôt vyšiel 80% pri 1.5 T externom magnetickom poli (Obr. 2). Z výsledkov vidieť, že je možné vyrobiť jednoduchým spôsobom spoj supravodivých MgB2/Fe drôtov s dostatočne nízkym elektrickým odporom, ktoré by mohli byť použité ako perzistentné prepínače pre magnety budúcnosti.
Autori: Tibor Melišek, Dušan Berek, Marek Búran, Michal Bennár, Pavol Kováč
Link: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0011227524000778