Supravodivé slitiny s vysokou entropií
| Název práce v češtině: | Supravodivé slitiny s vysokou entropií |
|---|---|
| Název v anglickém jazyce: | Superconducting high entropy alloys |
| Klíčová slova: | supravodivost|slitiny s vysokou entropií |
| Klíčová slova anglicky: | superconductivity|high entropy alloys |
| Akademický rok vypsání: | 2023/2024 |
| Typ práce: | diplomová práce |
| Jazyk práce: | čeština |
| Ústav: | Katedra fyziky nízkých teplot (32-KFNT) |
| Vedoucí / školitel: | RNDr. Zdeněk Janů, CSc. |
| Řešitel: | skrytý - zadáno a potvrzeno stud. odd. |
| Datum přihlášení: | 05.09.2023 |
| Datum zadání: | 05.09.2023 |
| Datum potvrzení stud. oddělením: | 13.09.2023 |
| Zásady pro vypracování |
| Na základě literatury se seznámit se základy fenomenologické Ginzburgovy-Landauovy teorie supravodivosti a pojmy Meissnerův jev, supravodiče prvního a druhého typu, kritické pole, dolní a horní kritické pole, kvantové víry, jejich zachytávání a tečení, kritický stav, Beanův model, kritická proudová hustota.
Seznámit se s metodami měření kritických polí a kritické proudové hustoty. Sepsat úvod diplomové práce (LS 2022/2023). Provést měření vzorků, analýzu měření a jejich interpretaci (ZS, LS 2023/2024). Sepsat práci. |
| Seznam odborné literatury |
| 1. F. R. Fickett, Standards for Measurement of the Critical Fields of Superconductors, Journal of Research of the National Bureau of Standards, Volume 90, Number 2, March-April 1985. https://nvlpubs.nist.gov/nistpubs/jres/090/jresv90n2p95_a1b.pdf
2. C. P. Bean, Magnetization of Hard Superconductors, Phys. Rev. Lett. 8, 250 (1962). doi:10.1103/physrevlett.8.250. 3. C. P. Bean, Magnetization of High-Field Superconductors, Rev. Mod. Phys. 36, 31 (1964). doi:10.1103/revmodphys.36.31. 4. Y. B. Kim, C. F. Hempstead, and A. R. Strnad, Magnetization and Critical Supercurrents, Phys. Rev. 129, 528 (1963). doi:10.1103/physrev.129.528. 5. E. H. Brandt, Superconductor disks and cylinders in an axial magnetic field: I. Flux penetration and magnetization curves, Phys. Rev. B 58, 6506 (1998). doi.org/10.1103/PhysRevB.58.6506 6. M. McElfresh, Fundamentals of magnetism and magnetic measurements featuring Quantum Design’s Magnetic Property Measuring System. http://www.qdusa.com 7. Z. Janu and F. Soukup, Comparison between critical current density in thin superconducting films estimated from temperature and field dependence of ac susceptibility, Physica C 501, 55 (2014). http://dx.doi.org/10.1016/j.physc.2014.04.004 8. Z. Janu and F. Soukup, Continuous reading SQUID magnetometer and its applications, Rev. Sci. Instrum. 88, 065104 (2017). http://dx.doi.org/10.1063/1.4984943 |
| Předběžná náplň práce |
| Slitiny s vysokou entropií jsou nové materiály, které jsou v současnosti předmětem širokého zájmu. Jsou definovány jako slitiny v pevném roztoku, které obsahují více než pět hlavních prvků ve stejných nebo téměř stejných atomových procentech. Jsou to pokročilé materiály s jedinečnými vlastnostmi, kterých nelze dosáhnout běžným legovacím přístupem založeným pouze na jednom dominantním prvku. Mají vynikající mechanické a fyzikální vlastnosti, včetně vynikající pevnosti srovnatelné s pevností strukturální keramiky a některých kovových skel, velmi vysokou lomovou houževnatost převyšující většinu čistých kovů a slitin a významnou odolnost vůči korozi.
Slitiny obsahující supravodivé prvky jako Nb, Ta, Ti, Hf a Zr jsou supravodivé. Tyto slitiny jsou supravodiči druhého typu, které jsou charakterizovány kritickou teplotou Tc, dolním kritickým polem Bc1, horním kritickým polem Bc2 a kritickou proudovou hustotou jc. Všechny tyto parametry závisí na chemickém složení a struktuře slitiny, která je ovlivněna způsobem přípravy. Kritická teplota doposud připravených slitin je menší než u čistého Nb (9,25 K) nebo slitiny Nb-Ti (10 K), stejně jako horní kritické pole, které má Nb-Ti (14,5 T). Je otázkou, zda u slitin s vysokou entropií lze dosáhnout podobných nebo ještě vyšších hodnot. Jejich elektronické a mechanické vlastnosti naznačují jejich potenciál pro praktické aplikace. Pak by doplňovaly běžně používané materiály Nb-Ti nebo Nb3Sn. Slitiny s vysokou entropií jsou připravovány ve formě objemných vzorků či nově ve formě tenkých vrstev na MFF UK (J. Čížek a kol.) a spolupracujících pracovištích. Jejich strukturní vlastnosti jsou charakterizovány rentgenovou difrakcí a dalšími metodami. Cílem práce je určení kritických parametrů Tc a Bc1(T), Bc2(T), jc(T), včetně jejich teplotních závislostí, u připravených vzorků pomocí bezkontaktních měření na magnetometrech a vyhodnocení těchto měření známými postupy. |
| Předběžná náplň práce v anglickém jazyce |
| High entropy alloys are new materials that are currently the subject of widespread interest. They are defined as alloys in solid solution that contain more than five major elements in equal or nearly equal atomic percentages. They are advanced materials with unique properties that cannot be achieved with a conventional alloying approach based on only one dominant element. They have excellent mechanical and physical properties, including excellent strength comparable to that of structural ceramics and some metallic glasses, very high fracture toughness exceeding most pure metals and alloys, and significant corrosion resistance.
Alloys containing superconducting elements such as Nb, Ta, Ti, Hf and Zr are superconducting. These alloys are superconductors of the second type, characterized by a critical temperature Tc, a lower critical field Bc1, an upper critical field Bc2 and a critical current density jc. All these parameters depend on the chemical composition and structure of the alloy, which is influenced by the method of preparation. The critical temperature of the alloys prepared so far is smaller than that of pure Nb (9.25 K) or Nb-Ti alloy (10 K), as well as the upper critical field of Nb-Ti (14.5 T). It is questionable whether similar or even higher values can be achieved for alloys with high entropy. Their electronic and mechanical properties indicate their potential for practical applications. Then they would complement the commonly used materials Nb-Ti or Nb3Sn. Alloys with high entropy are prepared at the MFF UK (J. Čížek et al.) and cooperating workplaces in the form of bulky samples or, more recently, in the form of thin layers. Their structural properties are characterized by X-ray diffraction and other methods. The aim of the thesis is to determine the critical parameters Tc and Bc1(T), Bc2(T), jc(T), including their temperature dependence, for prepared samples using non-contact measurements on magnetometers and to evaluate these measurements using known procedures. |