Разработка моттовского покрытия для улучшения устойчивости сверхпроводящих систем
Руководитель: Игнахин Владимир Станиславович
Заказчик: Российский научный фонд
Срок выполнения: 01.01.2024 − 31.12.2025
Проект посвящен изготовлению тонких пленок (покрытий), у которых проводимость уменьшается на несколько порядков с уменьшением температуры от 300К до 4К.
Покрытия синтезируются различными методами: золь-гель методом, методами термического окисления, электрохимическим способом и пр. Пленки будут наноситься на медную фольгу или иные проводящие подложки для включения в состав сверхпроводящей ленты. Материалы с таким покрытием весьма востребованы в современных магнитных устройствах на основе высокотемпературных сверхпроводников (ВТСП) и, особенно, в магнитах, намотанных сверхпроводящей лентой, которые охлаждаются косвенным образом, например, криокулерами в вакууме через проводящие элементы конструкции.
На ленту планируется нанести слой так называемого моттовского металл/диэлектрика, который является металлом при высоких температурах (Т>160K) и снижает проводимость на 5-7 порядков до диэлектрика при низких температурах (T<10K). Благодаря металлическим свойствам покрытия сверхпроводящая обмотка эффективно охлаждается косвенным способом и становится изолированной в области низких температур, в которых она работает.
Высокорезистивная изоляция позволяет использовать обмотку на переменном токе. При локальном нагреве обмотки происходит рост электропроводности нанесенного покрытия, что вызывает появление радиального (межслоевого) тока. Этот эффект придает обмотке свойства неизолированного сверхпроводника, который обладает высокой устойчивостью к термомагнитным возмущениям и срывам “quench”.
Разработки такого покрытия активно ведутся в мире, однако, чаще используются материалы с небольшим скачком проводимости при росте температуры. Нанесение пленок из предлагаемого нами материала также разрабатывается, но либо сложными и малопроизводительными методами вакуумного напыления, либо нанесением полимер-порошковых составов, не обеспечивающих достаточный скачок сопротивления.
