Una vista schematica dell'ecografia, raffigurante il processo di raffinazione di grandi particelle di boro per ottenere MgB sinterizzato a grana nanometrica2 massa. Credito:Muralidhar Miryala da SIT, Giappone
I superconduttori potrebbero potenzialmente eliminare i magneti sfusi in macchinari che vanno da risonanza magnetica e scanner TC a motori elettrici. La presa? I superconduttori ad alta temperatura convenzionali sono costituiti da costosi metalli delle terre rare e hanno un processo di fabbricazione lungo e complicato. Ciò ha spostato l'attenzione sui superconduttori prodotti con diboruro di magnesio (o MgB2 ), che è leggero, economico e più facile da fabbricare e modellare in forme complesse.
Ricerche precedenti hanno dimostrato che l'utilizzo di boro su scala nanometrica per produrre MgB2 si traduce in migliori caratteristiche magnetiche. Tuttavia, il boro su scala nanometrica commerciale è costoso. La macinazione a sfere, un metodo popolare per la raffinazione del boro, introduce impurità che ostacolano le prestazioni del superconduttore. Pertanto, è necessario un metodo a basso costo per la raffinazione su scala nanometrica del boro. Ora, in un articolo pubblicato su Ceramics International , un team di ricercatori dello Shibaura Institute of Technology (SIT), guidato dal professor Muralidhar Miryala, ha risolto questo problema delineando un metodo completamente nuovo, economico ed efficiente per raffinare il boro.
Il team ha utilizzato una tecnica chiamata ultrasuoni, una tecnica che utilizza le onde ultrasoniche per agitare le particelle in un campione. In primo luogo, hanno collocato il boro cristallino disponibile in commercio in acqua distillata. Questo è stato quindi sottoposto a onde sonore ultrasoniche di 20 kHz. I ricercatori hanno sottoposto il boro cristallino al trattamento ad ultrasuoni per periodi di tempo variabili per vedere quale periodo di tempo sarebbe stato l'ideale. I campioni di superconduttori risultanti sono stati controllati per impurità, microstruttura e proprietà magnetiche.
"Abbiamo scoperto che i nostri campioni di MgB2 erano circa il 95% di purezza, che è molto più alta del metodo di macinazione a sfere che produceva solo il 75% di purezza. I campioni avevano una microstruttura raffinata e un miglioramento del 35% rispetto ad altri metodi. Tutto ciò è stato ottenuto con soli 30 minuti di trattamento ad ultrasuoni", afferma il Prof. Miryala. Ciò rende questo nuovo metodo di ultrasuoni che utilizza acqua distillata estremamente efficiente nella raffinazione del boro senza dover utilizzare materiali costosi. Abbassa i costi di produzione del MgB2 superconduttori migliorandone anche le caratteristiche magnetiche.
Secondo il Prof. Miryala, "Sebbene l'ecografia come metodo sia stato esplorato in precedenza per la raffinazione, tentativi precedenti hanno utilizzato etanolo o esano. Ciò aumenta il costo del processo. L'uso di acqua distillata riduce il costo pur essendo altrettanto buono o anche meglio dei mezzi precedenti."
Nel complesso, questo studio rappresenta un passo avanti nel rendere i superconduttori facilmente disponibili per scopi commerciali nei dispositivi. Inoltre, lo studio mette a fuoco anche la tecnica dell'ultrasonicazione, che è attualmente nelle sue prime fasi di sviluppo. "Questa nuova tecnica creerà più vie di ricerca. Altri ricercatori possono lavorare sull'ottimizzazione di questo metodo per far emergere il suo completo potenziale e applicare questa tecnica nei rispettivi campi", commenta il Prof. Miryala. + Esplora ulteriormente
