ข้อต่อตัวนำยิ่งยวดไนโอเบียม-ไททาเนียม

ความเชื่อมโยงระหว่างเทคโนโลยีควอนตัมกับความเป็นตัวนำยิ่งยวด
การคำนวณและการสื่อสารด้วยควอนตัมต้องพึ่งพาตัวนำยิ่งยวดอย่างเช่นท่อแคปิลลารีไนโอเบียมไททาเนียม

หลอดฝอยไนโอเบียมไททาเนียม

วัสดุของท่อแคปิลลารี Nb-Ti: Ti-45Nb, Nb53 เปอร์เซ็นต์ Ti47 เปอร์เซ็นต์ , Nb-50 เปอร์เซ็นต์ Ti
ข้อมูลจำเพาะของท่อฝอย Niobium-Titanium:
OD1mm X ความหนาของผนัง 0.14mm X 1000mm
OD1.4mm X ความหนาของผนัง 0.14mm X 1000mm
OD2.2mm X ความหนาของผนัง 0.18mm X 1500mm

 

ข้อต่อตัวนำยิ่งยวด Niobium Titanium

เนื่องจากวัสดุตัวนำยิ่งยวดมีความต้านทานเป็นศูนย์ ข้อต่อตัวนำยิ่งยวดไนโอเบียม-ไททาเนียม (Nb-Ti) จึงมักใช้เป็นสายเคเบิลตัวนำยิ่งยวดในอุตสาหกรรมพลังงาน

 

เพื่อให้สนามแม่เหล็กมีความเสถียรเป็นพิเศษ การทำงานในโหมดถาวรในระบบแม่เหล็กที่มีตัวนำยิ่งยวดจำเป็นต้องมีข้อต่อตัวนำยิ่งยวด ที่นี่ เราจัดทำรายงานโดยละเอียดเกี่ยวกับการประเมินข้อต่อตัวนำยิ่งยวดไนโอเบียม-ไททาเนียมที่สร้างขึ้นอย่างมีเหตุผล ตัวประสานตะกั่วบิสมัท (Pb-Bi) สองประเภท รวมถึง Pb42Bi58 เป็นองค์ประกอบใหม่ ถูกนำมาใช้ในเทคนิคการแทนที่เมทริกซ์บัดกรีเพื่อสร้างจุดแยกตัวนำยิ่งยวดสำหรับการใช้งานจริง ที่ 4.2 K ข้อต่อทั้งหมดถึงกระแสวิกฤตที่มากกว่า 200 A ในการทดสอบขดลวดวงปิด เทคนิคการต่อเข้าด้วยกันของตัวนำยิ่งยวดที่ได้รับการปรับปรุงของเราทำให้มีความต้านทานวงจรรวม 325 1014 ที่ 4.2 K ในสนามเอง สุดท้าย แต่ไม่ท้ายสุด มีการแสดงการทำงานของโหมดต่อเนื่องในขดลวดโซลินอยด์ Nb-Ti ที่มีสวิตช์กระแสคงที่ งานวิจัยนี้จะเปิดประตูสู่การสร้างข้อต่อตัวนำยิ่งยวด Nb-Ti ที่มีประสิทธิภาพสูงสำหรับการใช้งานจริง

 

เป็นไปไม่ได้ที่จะสร้างสนามแม่เหล็กที่ทรงพลังในพื้นที่ขนาดเล็กโดยใช้แม่เหล็กที่มีทองแดง (Cu) ธรรมดา แต่แม่เหล็กที่มีตัวนำยิ่งยวดสามารถทำได้ แม่เหล็กตัวนำยิ่งยวดมักทำจากไนโอเบียม-ไททาเนียม (Nb-Ti) ซึ่งมีอุณหภูมิวิกฤต (Tc) 9.2 เคลวิน และนำไปใช้ในโลกแห่งความเป็นจริงที่หลากหลาย ความสามารถในการสร้าง "ข้อต่อตัวนำยิ่งยวด" ที่เชื่อถือได้เป็นหนึ่งในลักษณะเฉพาะของ Nb-Ti ที่ทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานเชิงพาณิชย์ส่วนใหญ่ แม่เหล็ก Nb-Ti อาจทำงานในโหมดถาวรและได้สนามแม่เหล็กที่เสถียรเป็นพิเศษ (อัตราการเลื่อนของสนามแม่เหล็กในระยะยาวที่ 0.1 ppm/h) ต้องขอบคุณข้อต่อตัวนำยิ่งยวด1

ปลายทั้งสองของแม่เหล็กตัวนำยิ่งยวด Nb-Ti ควรเชื่อมต่อกับสวิตช์กระแสคงที่ (PCS) ที่ใช้ข้อต่อตัวนำยิ่งยวดไนโอเบียม-ไททาเนียมเพื่อให้สามารถใช้งานโหมดถาวรได้ มีการรายงานการสร้างการเชื่อมต่อตัวนำยิ่งยวดของตัวนำ Nb-Ti โดยใช้เทคนิคต่างๆ รวมถึงการแทนที่เมทริกซ์บัดกรี2,3,4,5,6, การเชื่อมแบบอัลตราโซนิก7, การเชื่อมแบบกระจาย8, การกดเย็น9,10 และ การเชื่อมเฉพาะจุด10,11. จากมุมมองด้านความน่าเชื่อถือ เทคนิคการแทนที่เมทริกซ์บัดกรีโดยใช้ตะกั่วบิสมัท (Pb-Bi) ซึ่งเป็นตัวนำยิ่งยวดที่ 4.2 K มักใช้ในการตั้งค่าอุตสาหกรรมเพื่อสร้างข้อต่อ Nb-Ti11 Thornton รายงาน Nb- ประสิทธิภาพสูงตัวแรก การเชื่อมต่อ Ti ทำขึ้นโดยใช้เทคนิคการแทนที่เมทริกซ์บัดกรีในปี 19862 ในสนามตัวเองที่ 4.2 K วงปิดที่มีข้อต่อเดียวที่สร้างขึ้นภายนอกสามารถเข้าถึงความหนาแน่นกระแสวิกฤต (Jc) สูงถึง 143 kA/cm2 . ความต้านทานของจุดเชื่อมต่อ Nb-Ti ต่างๆ ที่สร้างขึ้นโดย Swenson และคณะ โดยใช้วิธี Thornton ได้รับการประเมินโดยใช้เทคนิคสี่โพรบแบบเดิม พวกเขาสามารถบรรลุความต้านทานร่วมกันที่ 1 1011 ใน 1 T ที่ 4.2 K นอกจากนี้ Cheng et al ยังรายงานผลลัพธ์ของข้อต่อ Nb-Ti จำนวนมากสำหรับแม่เหล็กเรโซแนนซ์แม่เหล็กนิวเคลียร์ 400 MHz ในการทดลองแบบวงปิด ข้อต่อหนึ่งของพวกมันถึงกระแสวิกฤต (Ic) ที่ 89.5 A และความต้านทานของข้อต่อ 1.8 1013 ใน 1 T ที่ 4.2 K สำหรับแม่เหล็กสร้างภาพด้วยคลื่นสนามแม่เหล็กในสัตว์ (MRI) 7 T Liu et al. ยังสร้างและตรวจสอบข้อต่อ Nb-Ti5 ข้อต่อที่ทำจากลวด 1.5 1 mm2 Nb-Ti/Cu มี Ic 1,160 A และ 1.5 1014 ใน 0.6 T ที่ 4.2 K ไม่นานมานี้ ในปี 2015 Motomune et al.6 ตรวจสอบเส้นทางปัจจุบันในจุดเชื่อมต่อ Nb-Ti ที่สร้างขึ้นโดยการแทนที่เมทริกซ์บัดกรี แม้ว่าข้อต่อตัวนำยิ่งยวด Nb-Ti มักทำในภาค MRI และเป็นส่วนสำคัญของแม่เหล็ก MRI แต่ก็ยังไม่มี การวิจัยมากมายเกี่ยวกับเทคนิคการต่อตัวนำยิ่งยวดสำหรับตัวนำ Nb-Ti แบบหลายเส้นใย

ในการตอบสนอง ลวดบัดกรี Pb-Bi สองชนิดได้รับการประเมินในงานนี้ในแง่ของ Jc และ Tc ของพวกมันว่ามีความเป็นไปได้ที่เป็นไปได้สำหรับจุดเชื่อมต่อตัวนำยิ่งยวด Nb-Ti จากนั้นจึงใช้ SEM เพื่อกำหนดเวลาการกัดที่เหมาะสมสำหรับ Cu matrix ด้วยดีบุก (Sn) และ Sn ด้วย Pb-Bi (SEM) ผลลัพธ์เหล่านี้นำไปสู่การประดิษฐ์ข้อต่อตัวนำยิ่งยวดในบรรยากาศเฉื่อยส่วนใหญ่เพื่อป้องกันการเกิดออกซิเดชันและลักษณะเฉพาะที่ 4.2 K ในสนามแม่เหล็กต่างๆ ขดลวดวงปิด Nb-Ti แบบหมุนรอบเดียวถูกสร้างขึ้นและทดสอบโดยใช้วิธีการวัดการสลายตัวของสนามเพื่อกำหนดความต้านทานของจุดเชื่อมต่ออย่างแม่นยำ ด้วยการแสดงการทำงานของโหมดถาวรในแม่เหล็ก Nb-Ti ต้นแบบ การทำงานของโหมดถาวรในข้อต่อตัวนำยิ่งยวดไนโอเบียม-ไททาเนียมที่สร้างขึ้นใหม่สำหรับแม่เหล็กโหมดถาวรได้รับการยืนยัน

ข้อสรุป
เราได้อธิบายวิธีการแทนที่เมทริกซ์ประสานสำหรับการต่อตัวนำยิ่งยวด Nb-Ti แบบมัลติฟิลาเมนต์ พร้อมกับผลการทดสอบสำหรับจุดเชื่อมต่อตัวนำยิ่งยวด ขั้นตอนแรกคือการยืนยันองค์ประกอบของบัดกรี Pb-Bi สองตัว ได้แก่ Pb44.5Bi55.5 และ Pb42Bi58 ซึ่งอาจมีผลกระทบต่อความสามารถในการนำยิ่งยวด บัดกรีทั้งสองมีการขาดดุล Pb สูงถึง 1.6 เปอร์เซ็นต์ Jc แม่เหล็กของ Pb44.5Bi55.5 และ Pb42Bi58 พบว่าเป็น 2.9 103 Acm2 และ 1.19 103 Acm2 ตามลำดับ ใน 1 T ที่ 4.2 K แต่ Tc (เริ่มโจมตี) เท่ากับ 8.5 วัด K สำหรับบัดกรีทั้งสองประสิทธิภาพที่ดีที่สุดที่เคยรายงานคือ Jc ที่ Pb44.5Bi55.5 ค่า Ic ของหนึ่งในข้อต่อที่ดีที่สุดที่ทำด้วย Pb44.5Bi55.5 คือ 136 A ใน 1.65 T ที่ 4.2 K ผลของการวัดทางแม่เหล็กสอดคล้องกับประสิทธิภาพต่ำกว่ามาตรฐานของข้อต่อที่สร้างด้วย Pb42Bi58 เมื่อเปรียบเทียบกับ Pb44.5Bi55 5. นอกจากนี้ เราสังเกตเห็นว่าการบรรลุประสิทธิภาพร่วมกันสูงนั้นไม่ได้รับการสนับสนุนโดยการผูกลวด Cu แบบหลวมในข้อต่อ ข้อต่อถูกสร้างขึ้นด้วยขดลวดวงปิด Nb-Ti แบบหมุนรอบเดียว เพื่อให้สามารถใช้การวัดการสลายตัวของสนามในการคำนวณความต้านทานของข้อต่อได้อย่างแม่นยำ ความต้านทานของวงจรทั้งหมดที่วัดได้ซึ่งเป็นไปตามข้อกำหนดทางเทคนิคสำหรับการทำงานในโหมดถาวรคือ 325 1014 ในสนามตัวเองที่ 4.2 K สุดท้ายนี้ ใช้ขดลวดโซลินอยด์ Nb-Ti ที่มีข้อต่อสองข้อและ PCS เพื่อแสดงการทำงานของโหมดถาวร การพัฒนาข้อต่อตัวนำยิ่งยวด Nb-Ti ที่มีประสิทธิภาพสูงจะเป็นไปได้โดยการตรวจสอบอย่างเป็นระบบและข้อค้นพบเกี่ยวกับขั้นตอนของข้อต่อตัวนำยิ่งยวดไนโอเบียม-ไททาเนียมที่รายงานในบทความนี้

 

 

 

 

ป้ายกำกับยอดนิยม: Niobium-Titanium Superconducting Joints ซัพพลายเออร์ ผู้ผลิต โรงงาน กำหนดเอง ซื้อ ราคา ใบเสนอราคา คุณภาพ ขาย ในสต็อก