​Международный коллектив ученых доказал, что большой образец сверхпроводящей пены имеет стабильное и сильное магнитное поле. В отличие от обычных сверхпроводников, пена является легким и прочным материалом с возможностью изготовления образцов большого размера.

Она может применяться в космосе для более легкой и бережной стыковки космических аппаратов и сбора космического мусора. Результаты исследования опубликованы в журнале Materials.

Сверхпроводники – магнитные материалы, электрическое сопротивление которых исчезает при низких температурах. Они активно применяются для создания сильных магнитных полей и эффекта левитации, датчиков, а также в электродвигателях, генераторах и для транспортировки энергии. На практике размер обыкновенных сверхпроводников ограничен 1-2 см. Более крупный образец может потрескаться, либо терять свои свойства, что делает его непригодным для использования. Это осложняет их применение и значительно завышает стоимость.

Проблему малых размеров решило создание сверхпроводящей пены. Она состоит из пустых пор, которые окружены сверхпроводником. В таком виде можно получать сверхпроводники практически любых размеров, а незначительный вес и небольшое количество материала существенно уменьшают стоимость. Такая пористая структура помогает пене быстро охлаждаться – что очень важно для сверхпроводников, поскольку они проявляют свои свойства только при низких температурах. Но до массового использования данной разработки, нужно уточнить принцип ее работы, к примеру, понять, как в сверхпроводящих пенах действует магнитное поле.
Поры сверхпроводника в форме пены.jpg

Международный коллектив ученых из Японии и Германии совместно с Красноярским научным центром выяснил, что большие образцы сверхпроводящей пены имеют стабильное, однородное и достаточно сильное магнитное поле, которое распространяется со всех сторон материала. Это позволяет ей проявлять такие же свойства, как и у обычных сверхпроводников, несмотря на большие размеры. Благодаря этому, а также очень легкому весу, пена может быть использована в космических разработках.

Для синтезирования сверхпроводящей пены создается пористая структура из полиуретана. После этого ее пропитывают химическими элементами, которые входят в состав сверхпроводника: иттрий, барий, медь и оксиды. Эти элементы предварительно растворяются в поливинилалкоголе (обычный клей ПВА). После пропитки пена обжигается до полного выгорания полиуретана, остается только соединение близкое к сверхпроводнику, но абсолютно не сверхпроводящее. Поэтому в центр пены помещается сверхпроводящий кристалл, и вся конструкция снова нагревается. Под действием температуры из кристалла распространяется сверхпроводящий материал, повторяя полностью структуру пены. Таким образом весь образец пены становится сверхпроводящим.

«Сверхпроводящую пену легко изготовить. При желании и с правильными материалами под рукой ее получится сделать и дома в обычной духовке. К тому же такую пену можно использовать в космосе, особенно в спутниках. Для космических аппаратов особо важно, чтобы материал был небольшого веса, а разработанная пена чрезвычайно легкая. Она на 90 % состоит из пор, самого проводника там всего 10%, поэтому она в 10 раз легче, чем обычный сверхпроводящий материал», – рассказал соавтор работы, кандидат физико-математических наук Денис Гохфельд, старший научный сотрудник Института физики им. Л.В. Киренского.

Одно из интересных применений сверхпроводящей пены – в устройствах стыковки космических кораблей и спутников. Управляя магнитным полем в сверхпроводнике, можно контролировать причаливание, стыковку и отталкивание. За счет образуемого поля она также может применяться в качестве магнитов для сбора мусора в космосе. В дополнение, пену можно использовать как элемент электродвигателей или источник магнитной связи в линиях электропередач.


Источники

Ученые: сверхпроводники в форме пены можно использовать в космосе
Наука в Сибири (sbras.info), 29/04/2019
Красноярский ученый изобрел пену-сверхпроводник для очистки космоса
Наш Красноярский край (gnkk.ru), 29/04/2019
Ученые: сверхпроводящую пену можно использовать в космосе
Красноярский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук (ksc.krasn.ru), 29/04/2019
Ученый из Красноярска поучаствовал в создании сверхпроводящей пены, которая будет использоваться в космосе
НИА Красноярск (24rus.ru), 29/04/2019
Ученый из Красноярска поучаствовал в создании сверхпроводящей пены, которая будет использоваться в космосе
Gorodskoyportal.ru/krasnoyarsk, 29/04/2019
Ученый из Красноярска поучаствовал в создании сверхпроводящей пены, которая будет использоваться в космосе
Seldon.News (news.myseldon.com), 29/04/2019
Красноярские ученые придумали, как можно пеной почистить космос
Mirtesen.sputnik.ru, 29/04/2019
Красноярские ученые придумали, как можно пеной почистить космос
Столица 24 (stolitca24.ru), 29/04/2019
Красноярские ученые придумали, как можно пеной почистить космос
123ru.net, 29/04/2019
Для стыковки космических аппаратов предложено применять сверхпроводящую пену
Chepa.net, 29/04/2019
Для стыковки космических аппаратов предложено применять сверхпроводящую пену
3DNews.ru, 29/04/2019
Пеной, созданной в Красноярске, можно чистить космос
SM News (sm-news.ru), 29/04/2019
Красноярские ученые создали пену для очистки космоса
The world news (theworldnews.net), 29/04/2019
Красноярские ученые создали пену для очистки космоса
Kyivweekly.com, 29/04/2019
Красноярские ученые создали пену для очистки космоса
Российская газета (rg.ru), 29/04/2019
Для стыковки космических аппаратов предложено применять сверхпроводящую пену
Orion-int.ru, 29/04/2019
Для стыковки космических аппаратов предложено применять сверхпроводящую пену
Новости для гиков (supreme2.ru), 29/04/2019
"Для стыковки космических аппаратов предложено применять сверхпроводящую пену"
Ivest.kz, 29/04/2019
Для стыковки космических аппаратов предложено применять сверхпроводящую пену
Pvsm.ru (pvsm.ru), 29/04/2019
Для стыковки космических аппаратов предложено применять сверхпроводящую пену
1k.com.ua, 29/04/2019
Красноярские ученые создали пену для очистки космоса
Mukola.net, 29/04/2019
Красноярские ученые вместе с зарубежными коллегами создали пену для сбора космического мусора
Сибирское отделение Российской академии наук (sbras.ru), 30/04/2019
Для стыковки космических аппаратов предложено применять сверхпроводящую пену
Город финансов (gorodfinansov.ru), 30/04/2019
Ученые доказали, что сверхпроводящая пена имеет стабильное и сильное магнитное поле
1k.com.ua, 21/05/2019
Ученые доказали, что сверхпроводящая пена имеет стабильное и сильное магнитное поле
Научная Россия (scientificrussia.ru), 21/05/2019
Ученые доказали, что сверхпроводящая пена имеет стабильное и сильное магнитное поле
Nanonewsnet.ru, 24/05/2019
Сверхпроводники в форме пены можно использовать в космосе
Красноярский рабочий (krasrab.ru), 12/06/2019

Похожие новости

  • 21/04/2017

    Красноярские физики получили нанодисперсные порошки для создания аккумуляторов водорода

    Ученые Сибирского федерального университета и Института физики имени Л.В. Киренского СО РАН разработали технологию синтеза нанодисперсных порошков магния, которые могут стать перспективным материалом для изготовления аккумуляторов водорода для автомобильного транспорта.
    1711
  • 21/05/2019

    По итогам сочинского форума «Наука будущего — наука молодых»

    ​В Сочи завершились III Международная конференция «Наука будущего» и IV Всероссийский форум «Наука будущего — наука молодых». Мы попросили сибирских ученых, в них участвующих, рассказать, какие проекты они представляли на мероприятиях форума и с какими целями приехали сюда.
    436
  • 24/04/2018

    Как сделать жилье более доступным и экологичным?

    ​​Дом - это что-то теплое, уютное и, на первый взгляд - очень консервативное. Но на самом деле и строительство попевает за техническим прогрессом. Как сделать жилье более доступным, дешевым, экологичным? Мы создали краткий обзор тенденций и технологий будущего, которые появляются уже сейчас.
    1156
  • 03/11/2018

    Красноярские ученые разработали новый тип управляемых дифракционных решеток

    ​Дифракционные решетки играют центральную роль в интегральной оптике, голографии, оптической обработке данных. Ученые Института физики имени Л. В. Киренского Сибирского отделения Российской академии наук (ИФ СО РАН) и Института инженерной физики и радиоэлектроники Сибирского федерального университета (СФУ) разработали новый способ создания управляемой дифракционной решетки - оптической системы, действие которой основано на явлении световой дифракции (огибания препятствия светом), сообщила пресс-служба СФУ.
    729
  • 10/07/2019

    Статья красноярских ученых вошла в число высокоцитируемых исследований в области физической химии

    ​Редакция журнала Physical Chemistry Chemical Physics высоко оценила статью красноярских ученых, выполненную совместно с зарубежными коллегами из Бельгии и Германии. Опубликованная в начале этого года работа, в которой рассматриваются вопросы перемешивания многокомпонентных смесей, попала в число «горячих» результатов — статей с наибольшим цитированием.
    367
  • 07/03/2019

    Сергей Аксенов: наше исследование – это стартовый этап в создании технологий будущего

    ​Ученые уверены, что век квантовых компьютеров – новых технологий, с помощью которых станет возможным решение задач, неподвластных даже самым мощным современным суперкомпьютерам, уже близок. Но прежде физикам необходимо разрешить ряд трудностей, связанных с их созданием.
    671
  • 27/05/2019

    Красноярские ученые изготовили миниатюрные полосно-пропускающие фильтры для спутниковых антенн

    ​Лаборатория научного приборостроения Красноярского научного центра СО РАН успешно выполнила заказ AO «Научно-производственного предприятия ”Радиосвязь”» на разработку компактных частотно-полосных пропускающих фильтров.
    358
  • 13/08/2019

    Сибирские ученые научились находить и устранять деформации в промышленной керамике

    ​Коллектив ученых из Красноярска и Новосибирска разработал метод для определения остаточных деформаций в керамике из титаната бария. Это позволит сохранить её свойства и контролировать качество изделий, производимых из этого материала.
    324
  • 20/10/2017

    Красноярские ученые разработали технологию управляемого синтеза магнитных нанопорошков

     Ученые Института физики им. Л.В. Киренского Красноярского научного центра СО РАН (КНЦ СО РАН) научились синтезировать магнитные наночастицы с ядром из никеля и непроводящей ток углеродной оболочкой.
    884
  • 13/04/2018

    Дилатометр измерит деформации космических материалов в вакууме

    Ученые из Института физики им. Л.В. Киренского Федерального исследовательского центра Красноярский научный центр СО РАН (ФИЦ КНЦ СО РАН) разработали измерительную ячейку для исследования свойств материалов при температурах близких к абсолютному нулю.
    789