Напівпровідниковий наноструктурний матеріал на основі дибориду магнію для кріогенних електричних машин
Gespeichert in:
| Datum: | 2006 |
|---|---|
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Ukrainian |
| Veröffentlicht: |
Видавничий дім "Академперіодика" НАН України
2006
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/113842 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Напівпровідниковий наноструктурний матеріал на основі дибориду магнію для кріогенних електричних машин // Наука та інновації. — 2006. — Т. 2, № 4. — С. 48-49. — англ., укр. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-113842 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-1138422025-02-23T17:26:12Z Напівпровідниковий наноструктурний матеріал на основі дибориду магнію для кріогенних електричних машин Semiconductor Nanostructure Materials Based on Magnesium Diboride for Cryogenic Electrical Machines Полупроводниковый наноструктурных материалов на основе диборида магния для криогенных электрических машин Нові матеріали та нанотехнології 2006 Article Напівпровідниковий наноструктурний матеріал на основі дибориду магнію для кріогенних електричних машин // Наука та інновації. — 2006. — Т. 2, № 4. — С. 48-49. — англ., укр. 1815-2066 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/113842 uk application/pdf Видавничий дім "Академперіодика" НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Ukrainian |
| topic |
Нові матеріали та нанотехнології Нові матеріали та нанотехнології |
| spellingShingle |
Нові матеріали та нанотехнології Нові матеріали та нанотехнології Напівпровідниковий наноструктурний матеріал на основі дибориду магнію для кріогенних електричних машин |
| format |
Article |
| title |
Напівпровідниковий наноструктурний матеріал на основі дибориду магнію для кріогенних електричних машин |
| title_short |
Напівпровідниковий наноструктурний матеріал на основі дибориду магнію для кріогенних електричних машин |
| title_full |
Напівпровідниковий наноструктурний матеріал на основі дибориду магнію для кріогенних електричних машин |
| title_fullStr |
Напівпровідниковий наноструктурний матеріал на основі дибориду магнію для кріогенних електричних машин |
| title_full_unstemmed |
Напівпровідниковий наноструктурний матеріал на основі дибориду магнію для кріогенних електричних машин |
| title_sort |
напівпровідниковий наноструктурний матеріал на основі дибориду магнію для кріогенних електричних машин |
| publisher |
Видавничий дім "Академперіодика" НАН України |
| publishDate |
2006 |
| topic_facet |
Нові матеріали та нанотехнології |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/113842 |
| citation_txt |
Напівпровідниковий наноструктурний матеріал на основі дибориду магнію для кріогенних електричних машин // Наука та інновації. — 2006. — Т. 2, № 4. — С. 48-49. — англ., укр. |
| first_indexed |
2025-11-24T02:20:42Z |
| last_indexed |
2025-11-24T02:20:42Z |
| _version_ |
1849636518472187904 |
| fulltext |
48
NEW MATERIALS AND NANOTECHNOLOGY
SCIENCE AND INNOVATION. № 4, 2006
Description
The aim of presented project is formation of magnesium
diboride based superconducting nanostructural materials
with high level of critical current density, jc, field of irre$
versibility, Hirr, trapped magnetic field, B, microhardness, Hv,
fracture toughness, k1c, Young modulus, E, and density close
to the theoretical one. Such materials will be effective for
application in the cryogenic electrical machines (electric
motors, pumps) working at the liquid hydrogen temperature
(20 K). The increase of jc and B we plan to reach using high
pressure$high temperature synthesis and alloying. In the
frame of the project an electromotor will be constructed
based on the best of developed materials and its efficiency
will be estimated. The magnesium diboride based supercon$
ductive blocks for the elements of the electromotor rotor will
be produced by high pressure$high temperature synthesis.
Modern technological progress is aimed at substitution
of fuel for aircrafts and combustion engines of autotransport
and watertransport (submarines) by hydrogen, at the develop$
ment of electrical power networks (first of all on the territory
of the USA) by which the electrical power should be trans$
mitted to big distances through the superconductive cables at
the liquid hydrogen temperature and using liquid hydrogen as
cooling agent. These directions caused great interest to electric
machines working at the liquid hydrogen temperature.
Superconductive electromotors and pumps for liquid hydro$
gen pumping will be in great demand when new technologies
utilizing liquid hydrogen are introduced: they are more effec$
tive than traditional ones due to essentially smaller weight,
considerably higher speed of operation in the reversion regime
and higher specific output power on the rotor surface.
Innovative Aspect and Main Advantages
Scientific and technological approach to development of
bulk materials using magnesium diboride is based on syn$
thesis in high pressure conditions. Improved magnetic
properties are to be obtained due to high material density,
nano$dimensional defects and chemical doping. Special
attention will be paid to technological basis of synthesis of
bulk blocks with typical dimensions up to 50 mm and fur$
ther selection of samples with equal parameters by frozen
magnetic field estimation and measuring of the levitation
force. Developed magnesium diboride based superconduc$
ting nanostructural materials should have high level of
critical current density at 20 Kjc ≥ 1000–100 kА/сm2 in the
fields 3–4 Т, field of irreversibility, Hirr ≥ 8 Т, trapped mag$
netic field, В ≥ 2 Т for the samples 30–50 mm in diameter,
microhardness, Нv ≥ 15 GPa at P = 4,9 N, fracture tough$
ness, к1с ≥ 7 МPа×m1/2, Young modulus, Е ≥ 220 GPа and
density close to the theoretical one.
One of the advantages of superconductive motors, gen$
erators and pumps is high power density due to a small size
of rotor that allows an essential decrease in size (by
5–8 times) and weight, as well as achieving of high dynam$
ics: a high angle acceleration which is especially important
when a device operates under the conditions of high reverse
frequency. The use of superconductive electrical machines
saves energy resources. Advancement in applications of the
second$type superconductors in electrical machines is close$
ly related to materials improvement, because in operation
they should provide high currents in magnetic field and
should withstand stresses induced by magnetic fields and
temperature variations during heating$cooling processes.
Areas of Application
Electroengineering (electromotors, generators and pumps
for liquid gases pumping, fault current limiters), magnetic
transport (MAGLEV), fly$wheel energy storage systems
Stage of Development
National patents, know$how Development phase $ labora$
tory tested
Contact Details
Institute for Superhard Materials of the National Academy
of Sciences of Ukraine
Tatiana Alexeevna Prikhna
2, Avtozavodskaya Str., Kiev 04074, Ukraine
Tel.: +380$44$430$11$26
Fax: +380$44$430$11$26
EMmail: prikhna@iptelecom.net.ua,
prikhna@mail.ru,www. ism.kiev.ua
SURERCONDUCTING NANOMMATERIALS
FOR CRYOGENIC ELECTRICAL MACHINES
Fig. 1. Superconducting nanostructural magnesiumMdiborideM
based material for cryogenic electrical machines
49НАУКА ТА ІННОВАЦІЇ. № 4, 2006
НОВІ МАТЕРІАЛИ ТА НАНОТЕХНОЛОГІЇ
Огляд пропозиції
Метою даного проекту є створення надпровідникових
наноструктурних матеріалів на основі дибориду магнію
з високим рівнем густини критичного струму, jc, поля
необоротності, Hirr, захопленого магнітного поля, B,
твердості, HV, тріщиностійкості, k1C, та модуля Юнга,
густина яких близька до теоретичної, і ефективних для
застосування у кріогенних електричних машинах (еле$
ктромоторах та насосах), що працюють при темпера$
турі рідкого водню (20 К). В рамках цього проекту на
базі кращого з розроблених матеріалів буде виготовле$
но електромотор і оцінено ефективність його роботи.
Блоки надпровідного матеріалу на основі дибориду маг$
нію для елементів ротора електромотора будуть одержа$
ні шляхом синтезу в умовах високих тисків та температур.
Інтерес до електричних машин, що працюють при
температурі рідкого водню, обумовлений сучасним нау$
ково$технічним прогресом, спрямованим на перехід авіа,
авто та водного (підводні човни) транспорту на викори$
стання в якості палива рідкого водню, а також на ство$
рення електричної мережі (в першу чергу, на території
США), у якій електричний струм має передаватись на
великі відстані по надпровідним кабелям при темпера$
турі рідкого водню і з його використанням у якості хо$
лодоагенту. Тому надпровідні електромотори та насоси
для перекачування рідкого водню, які ефективніші за
традиційні через значно меншу вагу, істотно вищу швид$
кодію у режимі реверсу та більшу питому потужність
на одиницю площі поверхні ротора, стануть у нагоді при
переході до технологій із застосуванням рідкого водню.
Інноваційний аспект та основні переваги
Науковий та технологічний підхід до розробки масив$
ного матеріалу на основі дибориду магнію оснований на
синтезі в умовах високих тисків. Планується досягти
покращення магнітних характеристик за рахунок збіль$
шення густини матеріалу, регулювання кількості нано$
розмірних дефектів структури і хімічного легування.
Особливу увагу буде приділено технологічним основам
синтезу масивних блоків (з розмірами до 50 мм) і атеста$
ції матеріалу за магнітними характеристиками для ви$
бору зразків з однаковими властивостями, шляхом оцін$
ки захопленого магнітного поля і вимірювання левітую$
чої сили. Надпровідні наноструктурні матеріали на ос$
нові дибориду магнію, що розроблені, матимуть високий
рівень густини критичного струму, jc ≥ 1000–100 kА/см2
при 20 К в полях 3–4 Тл, поля необоротності, Hirr = 8 Тл,
захопленого магнітного поля, B ≥ 2 Тл у зразках діамет$
ром 30–50 мм, твердості, HV ≥ 15 ГПа при навантаженні
P = 4,9 Н, тріщиностійкості, k1C ≥ 7 МПа×м1/2, та модуля
Юнга, Е ≥ 220 ГПа, та густини що близька до теоретичної.
До переваг надпровідних моторів, генераторів та
насосів у порівнянні з традиційними слід віднести вели$
ку питому потужність, що дозволяє істотно (у 5–8 ра$
зів) зменшити їх розміри і вагу, а також досягти висо$
кої динаміки: великі кутові прискорення, які надзви$
чайно важливі при роботі в режимі частого реверсу,
обумовлюється малими розмірами роторів. Застосу$
вання надпровідних електричних машин веде до збере$
ження енергоресурсів. Прогрес в напрямку впровад$
ження надпровідників другого роду в електричні ма$
шини тісно пов'язаний з вдосконаленням надпровідних
матеріалів, оскільки в процесі роботи вони повинні за$
безпечувати високий рівень густини критичних стру$
мів у магнітних полях і витримувати значні механічні
навантаження, обумовлені дією магнітних полів і тер$
мічних напружень, що виникають під час нагріву або
охолодження.
Галузь застосування
Електротехніка (електромотори, генератори та насоси
для перекачування рідких газів, струмообмежувачі),
транспорт на магнітному підвісі (MAGLEV), накопичу$
вач енергії типу "махове колесо"
Стадія розробки
Національні патенти України, ноу$хау. Стадія розвитку
– перевірено у лабораторних умовах.
Контактна інформація
Інститут надтвердих матеріалів ім. В. М. Бакуля НАН
України
Пріхна Тетяна Олексіївна
Київ 04074, вул. Автозаводська, 2
Тел.: +380$44$430$11$26
Факс: +380$44$430$11$26
prikhna@iptelecom.net.ua,
prikhna@mail.ru,
www.ism.kiev.ua
НАПІВПРОВІДНИКОВИЙ НАНОСТРУКТУРНИЙ
МАТЕРІАЛ НА ОСНОВІ ДИБОРИДУ МАГНІЮ
ДЛЯ КРІОГЕННИХ ЕЛЕКТРИЧНИХ МАШИН
Рис. 1. Надпровідний наноструктурний матеріал на основі диM
бориду магнію
|