1908первый жидкий гелий Как мы и предвидели при планировании экспериментов, их реализация граничила с невозможным. Удивительное было зрелище, когда мы. - презентация

1 1908первый жидкий гелий Как мы и предвидели при планировании экспериментов, их реализация граничила с невозможным. Удивительное было зрелище, когда мы впервые увидели жидкость, которая всем казалась почти нереальной. Мы заметили её, когда она начала втекать в сосуд. Но в её присутствии невозможно было убедиться, пока она не наполнила весь сосуд. Нобелевская лекция (1913) Каммерлинг Оннес История открытия и исследования сверхпроводимости ТЕХНОЛОГИЯ ИСТОРИЯ ПРИМЕНЕНИЕ КОМПАНИЯ

2 1911 открытие сверхпроводимости 1913 Нобелевская премия по физике Каммерлинг Оннес Произошло нечто неожиданное. ртуть при температуре в 4,2 К перешла в новое состояние, которое, благодаря его особым электрическим свойствам, можно назвать состоянием сверхпроводимости. Нобелевская лекция (1913) История открытия и исследования сверхпроводимости Электрическое сопротивление (Ом) Температура (К) ТЕХНОЛОГИЯ ИСТОРИЯ ПРИМЕНЕНИЕ КОМПАНИЯ

3 1933 сверхпроводники выталкивают из себя магнитное поле Мейснер и Оксенфельд История открытия и исследования сверхпроводимости Эффект Мейснера (магнитная левитация) находит применение при создании магнитных подвесов для кинетических накопителей энергии или подшипников, а также при разработке новых видов транспорта Экспериментальный поезд на магнитном подвесе JR-Maglev MLX01 (Япония) мировой рекорд скорости : 581 км/ч ТЕХНОЛОГИЯ ИСТОРИЯ ПРИМЕНЕНИЕ КОМПАНИЯ

4 1950 теория сверхпроводимости Гинзбурга-Ландау 1956исследования сверхпроводников II рода (вихри Абрикосова) 1962 Нобелевская премия по физике (Ландау) 2003 Нобелевская премия по физике (Гинзбург-Абрикосов-Леггет) Ландау, Гинзбург, Абрикосов, Леггет История открытия и исследования сверхпроводимости ТЕХНОЛОГИЯ ИСТОРИЯ ПРИМЕНЕНИЕ КОМПАНИЯ

5 длина когерентности глубина проникновения магнитного поля параметр Гинзбурга-Ландау Сверхпроводник I рода Сверхпроводник II рода Создание теории сверхпроводимости и исследования магнитных свойств сверхпроводников II рода открыло путь к созданию сверхпроводящих материалов, способных нести высокие токи во внешнем магнитном поле. Понимание основ явления пиннинга магнитного потока на дефектах структуры привело к появлению первых сверхпроводящих проводов на основе сплавов ниобия в 60-х годах. Ландау, Гинзбург, Абрикосов, Леггет История открытия и исследования сверхпроводимости ТЕХНОЛОГИЯ ИСТОРИЯ ПРИМЕНЕНИЕ КОМПАНИЯ

6 1957 первая микроскопическая теория сверхпроводимости 1972Нобелевская премия по физике Бардин, Купер, Шриффер История открытия и исследования сверхпроводимости Теория, получившая название БКШ, объясняла ряд свойств сверхпроводников, вводила в рассмотрение явление спаривания электронов (образование куперовских пар). ТЕХНОЛОГИЯ ИСТОРИЯ ПРИМЕНЕНИЕ КОМПАНИЯ

7 Джозефсон История открытия и исследования сверхпроводимости 1962теоретическое предсказание возможности туннелирования куперовских пар через барьер 1973 Нобелевская премия по физике Открытие эффекта привело к созданию сверхпроводникового квантового интерферометра (SQUID) – точнейшего детекора магнитного поля, широко используемого в медицине, биологии, физике, геологии. Эффект Джозефсона может быть использован при создании квантовых компьютеров будущего. ТЕХНОЛОГИЯ ИСТОРИЯ ПРИМЕНЕНИЕ КОМПАНИЯ

8 1986 открытие высокотемпературных сверхпроводников (ВТСП) 1987 Нобелевская премия по физике Беднорц и Мюллер История открытия и исследования сверхпроводимости Нобелевские премии за исследования в области сверхпроводимости Новые сверхпроводники на основе оксидных соединений впервые открыли возможность использования сверхпроводимости при температуре кипения азота - доступного хладагента ТЕХНОЛОГИЯ ИСТОРИЯ ПРИМЕНЕНИЕ КОМПАНИЯ

9 ВТСП-провод Макс. сила тока 600А плотность тока > 500 А/мм 2 температура эксплуатации -220 o C медный провод Макс. сила тока 600 А плотность тока ~ 5 А/мм 2 температура эксплуатации 20 o C ВТСП буферные слои лента- подложка защитные слои серебра и меди ВТСП-кабели ВТСП-провод при равном сечении обладает токонесущей способностью в 100 раз больше, чем у медного провода ТЕХНОЛОГИЯ ИСТОРИЯ ПРИМЕНЕНИЕ КОМПАНИЯ Применения сверхпроводников

10 ВТСП-кабели (основные проекты) ВТСП-кабели позволяют передавать высокую мощность при относительно малом сечении, что особенно важно в условиях современных мегаполисов. Подземный высоковольтный ВТСП-кабель способен заменить воздушные ЛЭП Pirelli/EPRI кВ/400МВА/50м Southwire ,4кВ/27МВА/30м NKT Дания кВ/104МВА/30м Sumtomo Япония кВ/114MВА/100м KEPCO Корея ,9кВ/50МВА/30м Innopower Китай кВ/121МВА/30м Furukawa Япония кВ/230MВА/300м AMSC/Nexans кВ/600МВА/610м Китай ,5кВ/27МВА/75м LS Cable Корея ,9кВ/50МВА/100м SuperPower/SEI/NiMO кВ/115МВА/400м Ultera ,8кВ/69МВА/200м Super 3C кВ/17МВА/30м ВНИИКП Россия кВ/50МВА/30м AMSC/ConEd кВ/50МВА/30м ВНИИКП Россия кВ/50МВА/200м Пилотные проекты показывают возможность успешного использования ВТСП- линий для передачи переменного тока большой мощности США Япония Россия ТЕХНОЛОГИЯ ИСТОРИЯ ПРИМЕНЕНИЕ КОМПАНИЯ Применения сверхпроводников

11 Быстродействующие токоограничители Применения сверхпроводников Быстродействие и надежность ВТСП-токоограничителей существенно превышают характеристики традиционных ограничителей тока. Использование ВТСП открывает путь к созданию ограничителей тока большой мощности. Ток короткого замыкания снижается в 3-4 раза. Nexans Superconductors Siemens / AMSC ТЕХНОЛОГИЯ ИСТОРИЯ ПРИМЕНЕНИЕ КОМПАНИЯ

12 Электромоторы и генераторы обычный электромотор сверхпроводниковый электромотор/генератор размеры меньше в 2 раза масса меньше в 3-5 раз выше КПД и тяга Применения сверхпроводников ТЕХНОЛОГИЯ ИСТОРИЯ ПРИМЕНЕНИЕ КОМПАНИЯ

13 ВТСП-трансформаторы Применения сверхпроводников ТЕХНОЛОГИЯ ИСТОРИЯ ПРИМЕНЕНИЕ КОМПАНИЯ 24 мая 2005 года: пожар на 500 кВ энергоподстанции «Чагино» привел к отключению электроэнергии в половине районов Москвы и нескольких районах Подмосковья. Сверхпроводниковые криотрансформаторы - пожаробезопасны - более компактны - более эффективны

14 ВТСП-ленты – два поколения Технология ВТСП-лент 2-го поколения ВТСП-ленты 1-го поколения состоят на 2/3 из серебра, что обуславливает их высокую стоимость. Предполагается, что с развитием технологии ВТСП- ленты 2-го поколения станут более доступными, так как не содержат дорогостоящих материалов. Для обеспечения низкой стоимости предпочтительны практичные химические методы получения. ТЕХНОЛОГИЯ ИСТОРИЯ ПРИМЕНЕНИЕ КОМПАНИЯ

15 Архитектура ВТСП-ленты Технология ВТСП-лент 2-го поколения Основные функции буферных слоев : - защитная (предохраняет ленту от окисления) - транслирует текстуру слою ВТСП - может улучшать текстурные характеристики ТЕХНОЛОГИЯ ИСТОРИЯ ПРИМЕНЕНИЕ КОМПАНИЯ

16 Все этапы технологии осуществляются в режиме лентопротяжки Технология ВТСП-лент 2-го поколения Изготовление ленты-подложки плавка, ковка, термообработка, многократный прокат Текстурирование ленты-подложки термообработка Подготовка ленты под осаждение эпитаксиальных слоев электрополировка, обработка в парах серы Осаждение последовательности буферных слоев химическое осаждение из пара Осаждение слоя сверхпроводника химическое осаждение из пара Осаждение защитного слоя серебра магнетронное осаждение Осаждение защитного слоя меди электрохимическое осаждение ТЕХНОЛОГИЯ ИСТОРИЯ ПРИМЕНЕНИЕ КОМПАНИЯ

17 Слоистая структура ВТСП предопределяет микроструктуру материала: для достижения высоких токонесущих характеристик ВТСП в проводнике должен обладать острой биаксиальной текстурой. Технология ВТСП-лент 2-го поколения Текстура ВТСП слоя ТЕХНОЛОГИЯ ИСТОРИЯ ПРИМЕНЕНИЕ КОМПАНИЯ

18 Изучение текстуры металлических лент 99% кубической текстуры Технология ВТСП-лент 2-го поколения ТЕХНОЛОГИЯ ИСТОРИЯ ПРИМЕНЕНИЕ КОМПАНИЯ Метод контроля: Дифракция обратно-отраженных электронов (EBSD)

19 Электрополирование позволяет избавиться от грубых дефектов рельефа поверхности ленты. Технология ВТСП-лент 2-го поколения Лента после полирования Текстурированная лента Метод контроля: Атомно-силовая микроскопия (AFM) Создание гладкой поверхности металлической ленты ТЕХНОЛОГИЯ ИСТОРИЯ ПРИМЕНЕНИЕ КОМПАНИЯ

20 Нанотехнология поверхностного слоя атомов серы Cоздание на поверхности металла упорядоченного монослоя из атомов серы играет ключевую роль при последующем росте буферного слоя, участвуя в передаче текстуры от металла к оксиду

21 YBa 2 Cu 3 O 7 (YBCO) T c = 92K В ВТСП-проводах 2-го поколения применяются сверхпроводники состава RBa 2 Cu 3 O 7 (R – редкоземельный элемент), обладающие наивысшими токонесущими характеристиками в магнитном поле ВТСП Технология ВТСП-лент 2-го поколения Выбор сверхпроводника ТЕХНОЛОГИЯ ИСТОРИЯ ПРИМЕНЕНИЕ КОМПАНИЯ

22 Внедрение в материал сверхпроводника наноразмерных дефектов играет ключевую роль в повышении его токонесущих характеристик Технология ВТСП-лент 2-го поколения Наночастицы в ВТСП ТЕХНОЛОГИЯ ИСТОРИЯ ПРИМЕНЕНИЕ КОМПАНИЯ подложка сверхпроводящий cлой наночастицы наноколонны

23 Ni-сплав LMO MgO YBCO Ag наночастицы Y 2 O 3 Эпитаксиальный рост последовательности слоев – необходимое требование для достижения высоких функциональных свойств подложка буферные слои слой ВТСП защитный слой металла Технология ВТСП-лент 2-го поколения ТЕХНОЛОГИЯ ИСТОРИЯ ПРИМЕНЕНИЕ КОМПАНИЯ

24 Ni-сплав LMO MgO YBCO Ag подложка буферные слои слой ВТСП защитный слой металла Метод исследования: просвечивающая электронная микроскопия высокого разрешения Технология ВТСП-лент 2-го поколения ТЕХНОЛОГИЯ ИСТОРИЯ ПРИМЕНЕНИЕ КОМПАНИЯ

25 Ni-сплав LMO MgO YBCO Ag подложка буферные слои слой ВТСП защитный слой металла Метод исследования: просвечивающая электронная микроскопия высокого разрешения Технология ВТСП-лент 2-го поколения ТЕХНОЛОГИЯ ИСТОРИЯ ПРИМЕНЕНИЕ КОМПАНИЯ

26 Компания СуперОкс ТЕХНОЛОГИЯ ИСТОРИЯ ПРИМЕНЕНИЕ КОМПАНИЯ ЗАО "СуперОкс" основано в 2006 году для создания технологии сверхпроводящих лент 2-го поколения в России. Разрабатываемые компанией материалы на основе тонких текстурированных покрытий высокотемпературных сверхпроводников на металлических лентах найдут широкое применение при создании электротехники будущего: кабелей, токоограничителей, трансформаторов, моторов, генераторов, накопителей энергии и других видов электротехнического и энергетического оборудования, использующего явление сверхпроводимости. Сверхпроводящее оборудование отличается высокой мощностью, компактностью, экономным расходованием энергии и экологичностью.

27 Компания СуперОкс ТЕХНОЛОГИЯ ИСТОРИЯ ПРИМЕНЕНИЕ КОМПАНИЯ Цель OOО "СуперОкс-Дубна" – промышленная реализация технологии, разработанной в ЗАО "СуперОкс " Проект будет осуществлен в сотрудничестве с РОСНАНО на территории ОЭЗ "Дубна" Объем инвестиций в проект 475 млн. руб. Производственная мощность 1000 км ВТСП-ленты в год Производственная площадь 1400 кв. м Количество новых рабочих мест36 Планируемый срок ввода предприятия в эксплуатацию – IV кв г.

28 Компания СуперОкс ТЕХНОЛОГИЯ ИСТОРИЯ ПРИМЕНЕНИЕ КОМПАНИЯ Задачи, решаемые в ходе реализации проекта разработка новых подходов к технологии ВТСП-лент 2-го поколения и их разновидностей для специальных применений внедрение в производство оригинальной технологии изготовления ВТСП-лент 2-го поколения обеспечение характеристик единичного сверхпроводникового элемента для коммерческого применения устройств на их основе: длина м ширина 4-5 мм толщина< 100 мкм критический ток (77К,0Тл)>100 А создание специализированного технологического оборудования для выпуска продукции строительство административно-производственного здания на территории правобережной промышленной площадки ОЭЗ ТВТ «Дубна»

29 Компания СуперОкс ТЕХНОЛОГИЯ ИСТОРИЯ ПРИМЕНЕНИЕ КОМПАНИЯ ЗАО СуперОкс осуществило издание русского перевода книги Second-Generation HTS Conductors В книге подробно рассматриваются различные технологические концепции, альтернативные методы получения подложечных материалов, буферных слоев и слоев высокотемпературных сверхпроводников. Уделено большое внимание ценовому аспекту производства ВТСП-лент второго поколения. В послесловии к русскому изданию обобщены последние достижения этого бурно развивающегося научно- технического направления. Книгу можно получить на нашем стенде

30 Компания СуперОкс ТЕХНОЛОГИЯ ИСТОРИЯ ПРИМЕНЕНИЕ КОМПАНИЯ ВИДЕОРОЛИК