El diboruro de magnesio es un material superconductor prometedor con varias aplicaciones (consulte la figura de la izquierda). Es esencial encontrar formas asequibles de producir versiones mejoradas. La ecografía de diboruro de magnesio usando boro es barata y escalable y producirá granos de tamaño nanométrico (vea la figura de la derecha). Crédito:Instituto de Tecnología de Shibaura
La superconductividad ya tiene una variedad de aplicaciones prácticas, tales como imágenes médicas y transporte levitante como los siempre populares sistemas de levitación magnética. Sin embargo, para garantizar que los beneficios de los superconductores aplicados sigan extendiéndose a otros campos tecnológicos, Necesitamos encontrar formas de no solo mejorar su desempeño, pero también haciéndolos más accesibles y sencillos de fabricar.
A este respecto, diboruro de magnesio (MgB 2 ) ha llamado la atención de los investigadores desde su descubrimiento como superconductor con múltiples ventajas. Es un peso ligero material fácilmente procesable elaborado a partir de precursores muy abundantes; estas cualidades combinadas, reducir considerablemente el costo total de trabajar con MgB 2 .
Sin embargo, Una propiedad práctica clave de un superconductor es su densidad de corriente crítica (J C ):La máxima densidad de corriente a la que puede funcionar sin disipar energía como lo hacen los conductores convencionales. Incrementando la J C de MgB 2 a través de medios asequibles ha demostrado ser un desafío notable, que generalmente se aborda a través de la ingeniería de materiales y optimizando los procedimientos y condiciones de fabricación.
En un estudio reciente aceptado para su publicación en Ciencia e Ingeniería de Materiales:B , un equipo de científicos del Instituto de Tecnología de Shibaura, Japón, ha desarrollado una técnica rentable para impulsar la J C de MgB a granel 2 :ultrasonidos. Su enfoque implica disolver boro comercial barato en hexano y usar ultrasonidos para dispersar el soluto completamente. Una vez que el hexano se evapora y se elimina, se obtiene un polvo de boro muy fino, que luego se sinteriza con magnesio para producir MgB 2 . Pero, ¿por qué el uso de boro más fino da como resultado mejores propiedades superconductoras?
La respuesta es la fijación de flujo magnético. Aunque los superconductores generalmente repelen los campos magnéticos externos, algunas cantidades cuantificadas de flujo magnético a veces penetran en el material en las condiciones adecuadas, produciendo la fuerza fuerte responsable de la levitación superconductora. Esta penetración ocurre solo en los centros de fijación, que surgen de varios tipos de defectos en el material; en el caso de MgB 2 , los centros de fijación se encuentran en los límites del grano. Profesor Muralidhar Miryala, quien dirigió el estudio, explica:"Para decirlo brevemente, el polvo de boro refinado obtenido mediante ultrasonidos da como resultado una mayor densidad de límites de grano al reducir el tamaño total del grano. Sucesivamente, el incremento en los límites de grano es igual a un aumento en los centros de fijación de flujo, que son responsables de la mayor J C observamos en nuestras muestras ".
El procedimiento de síntesis de los científicos produjo MgB a granel de alta calidad 2 en su mayoría libres de impurezas de oxidación. En comparación con una muestra no ultrasónica utilizada como referencia, la J C los valores aumentaron hasta en un 20%, dependiendo del tiempo de ultrasonidos utilizado. Es más, Los resultados de los análisis de microscopía electrónica de barrido y espectroscopía de rayos X de dispersión de energía revelaron un mecanismo secundario que podría dar lugar a un aumento de J C . El equipo notó una estructura en capas de lo que parece ser Mg-B-O que recubre las paredes de los poros con deficiencias de boro. Esta estructura de revestimiento en capas no solo puede actuar como un centro de fijación en sí, pero también tienen un efecto restrictivo sobre el tamaño de grano.
Emocionado por los resultados generales, Miryala comenta:"Nuestro estudio sienta las bases para lograr MgB a granel de alto rendimiento y asequible 2 para imanes superconductores. Esto ayudará a reducir el costo de las tecnologías basadas en imanes y las hará más accesibles para la población en general. especialmente en el campo médico ". Aunque se necesitarán más estudios para encontrar los parámetros óptimos de disolventes y ultrasonidos, Los presentes hallazgos son ciertamente prometedores y podrían promover el uso de MgB 2 imanes superconductores en otras áreas, incluidas las aplicaciones espaciales, limpieza de agua, y motores eléctricos. Ojalá, y dado suficiente tiempo, ¡Todos nos beneficiaremos de los superconductores accesibles de una forma u otra!
