360 likes | 575 Views
Tvarovanie magn e tick ého poľa pomocou kompozitov supravodič-feromagnetikum Fedor Gömöry Elektrotechnický ústav Slovenská akadémia vied Bratislava. Obsah. Niečo o feromagnetikách Trochu viac o supravodičoch Naša výpočtová metóda Kompozity supravodič-feromagnetikum – 3 príklady.
E N D
Tvarovanie magnetického poľa pomocou kompozitov supravodič-feromagnetikumFedor GömöryElektrotechnický ústavSlovenská akadémia viedBratislava
Obsah • Niečo o feromagnetikách • Trochu viac o supravodičoch • Naša výpočtová metóda • Kompozity supravodič-feromagnetikum – 3 príklady
Magnetický materiál Príklad: 0.01 mm vrstvička Ni
Hg R 0 0 4 K -269C T Bex Supravodiče supravodivosť – známa 100 rokov, z toho prvých 50 rokov iba supravodiče 1.typu (kladná energia fázového rozhrania S-N) W. Meissner, R. Ochsenfeld 1933 Bi Bex Bc Bi diamagnetizmus spôsobujú makroskopické prúdy hĺbka vniku cca 1 mm iba pre polia nižšie než Bc Bc < 1 T Bex 0 0 T Tc
Bi Bex Bc1 Bc2 0 0 0 0 0 0 0 Akými supravodičmi sa zaoberáme na ElÚ neskôr objavené supravodiče 2.typu (záporná energia fázového rozhrania S-N)
0 0 0 0 0 0 0 Akými supravodičmi sa zaoberáme na ElÚ začiatkom 60-tych rokov 20. storočia pripravené supravodiče 2.typu so záchytom magnetického toku
Akými supravodičmi sa zaoberáme na ElÚ • dôsledky záchytu magnetického toku • vysoké hustoty prenášaných prúdov ( >100 A/mm2) • metastabilný záchyt gradientov magnetického poľa (veľké perzistentné prúdy) • hysteréza v rozložení makroskopických polí a prúdov • disipácia energie pri prenose striedavého prúdu
Správanie tvrdých supravodičov C P Bean : model kritického stavu 1962: „v oblasti, kam nevniklo magnetické pole, je prúd nulový“ 1964: „akokoľvek malé elektrické pole vyvolá prúd s hustotou jc kritická prúdováj hustota (vlastnosť materiálu)“ js jc E -jc
Naša výpočtová metóda založená na existencii neutrálnej zóny, v ktorej napätie aj prúd sú nulové
Naša výpočtová metóda komerčný software pre metódu konečných prvkov magnetostatický problém v priereze supravodiča (2D formulácia) js jc E/Ec -jc
Páska 1.generácies okrajmi pokrytými Ni Bi-2223/Ag multifilament Trithor GmbH (Nemecko), Ic (77 K, B = 0) ~ 50 A Ni-vrstvagalvanicky nanesená na okraje pásky vo výpočtoch centrálnu oblasť obsahujúcu supravodivé vlákna nahrádzame ekvivalentným jadrom s eliptickým prierezom
reference case r=0 r= r(Nickel) Páska 1.generácies okrajmi pokrytými Ni 18 A 31 A 50 A 56 A
Páska 2. generácie na magnetickej podložke Tape A Tape B nonmagnetic NiW
Páska 2. generácie na magnetickej podložke AMSC 344, šírka 4 mm, YBCO hrúbka 0.8 μm, Ic0 = 80 A magnetizačné straty v poli odklonenom o 15° od povrchu pásky
Plášť neviditeľnosti = tienenie (vnútri)+ nedetekovateľnosť (vonku) type I superconductor R1 R2 C. Navau, D.-X. Chen, A. Sanchez, N. Del-Valle, Appl. Phys. Lett. 94, 242501 (2009). A. Sanchez, C. Navau, J. Prat-Camps, D.-X. Chen, New J. Phys. 13, 093034 (2011).
Plášť magnetickej neviditeľnosti = VTS supravodič + feromagnetikum 1 VTS trubka, 1 FM trubka pole 30 mT 2 rozličné VTS trubky, 1 FM trubka pole 30 mT
Plášť magnetickej neviditeľnosti = VTS páska 2. generácie + FeNiCr plech (µr ~ 15) 2x(2+2 VTS pásky+ 1 FM plech) pole 50 mT
Publikovaný prototyp plášťa = VTS páska 2. generácie + plech FeNiCr 2 závity VTS pásky + 5 závitov FM plechu pole 50 mT
Testovanie vlastností – mapovanie magnetického poľa v polystyrénovej vani naplnenej kvapalným dusíkom Hallova sonda na držiaku ovládanom krokovými motormi Medené cievky vytvárajúce magnetické pole
Rozsah „zneviditeľnenia“ – model a experiment rozloženie poľa tesne nad povrchom s nárastom vzdialenosti „cloaking ability confirmed by experiment“
Čo by sme chceli skúmať v budúcnosti správanie v striedavom magnetickom poli (50 Hz – silnoprúd, THz – svetlo) zväčšiť rozmery tienenie v 3D overiť tienenie nehomogénnych polí Materiálny limity: VTS pásky najviac 12 mm široké Subjektívny limit: naša znalosť FM matriálov s malou hysterézou