​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.
    2819
  • 02/11/2020

    Ученые предложили оптимальный способ создания металлорганических магнитов

    ​​​​​Международный коллектив специалистов предложил простой и эффективный подход к синтезу легких магнитов на основе хрома и органического соединения пиразина. Полученные металлоорганические магниты сохраняют свои свойства при температурах до 242°C и не размагничиваются достаточно мощным внешним магнитным полем при комнатной температуре.
    837
  • 09/02/2021

    В день российской науки красноярские ученые рассказали о важных итогах работы прошлого года

    В 1999 году был подписан указ Президента РФ о праздновании дня российской науки. Его отмечают 8-го февраля, в день создания Российской академии наук. Традиционно в этот день академические институты открывают свои двери для всех желающих, ученые рассказывают о результатах последних исследований.
    533
  • 04/08/2021

    Первый юбилей: Федеральному исследовательскому центру в Красноярске 5 лет

    ​​​1 августа исполнилось 5 лет с момента создания Федерального исследовательского центра «Красноярский научный центр СО РАН». При создании центра многие институты и подразделения испытывали опасения, связанные с созданием столь крупной организации.
    438
  • 08/04/2021

    «Хочу разобраться, как все устроено»

    ​​Считается, что сегодня, в эпоху все более узкой специализации,  быть ученым-энциклопедистом невозможно. Однако молодой красноярский ученый Роман Морячков опровергает это досужее мнение. Спектр интересов младшего научного сотрудника института физики имени Л.
    401
  • 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.
    1472
  • 04/12/2019

    Создана первая российская установка для синтеза тонких оксидных пленок

    ​Красноярские ученые создали установку для формирования прозрачных оксидных пленок с регулируемой толщиной. Благодаря особенностям конструкции, на ней можно быстрее и эффективнее, чем на большинстве зарубежных аналогов устройства, проводить синтез химических покрытий на неорганической основе.
    1013
  • 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.
    1662
  • 24/09/2020

    Сибирские ученые создали полиэтиленовый «бронежилет» для радиолокационного оборудования

    Сибирские ученые модернизировали полиэтилен при помощи ультразвука и углеродных нанотрубок. В отличие от изначального материала, полученный композит обладает высокой диэлектрической проницаемостью и большей износостойкостью.
    978
  • 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.
    1690