Laboratórium materiálovej fyziky
Ing. Pavel Diko, DrSc.
Mgr. Mária Kaňuchová, PhD.
Ing. Martina Šefčiková, PhD., materská dovolenka
Ing. Katarína Zmorayová, PhD., materská dovolenka
Mgr. Vitalij Antal, doktorand EÚ, projekt NESPA
Ing. Dušan Šuster, doktorand LPP APVV
Mgr. Daniela Volochová, doktorand SAV, materská dovolenka
Mgr. Peter Kulík (zdielaný s LNAM)
Solupráca: RNDr. J. Kováč, CSc. (LNAM), RNDR. V. Kavečanský, CSc. (OFK)
Výročná celoústavná konferencia ÚEF SAV, 10. decembra 2008
Vedecký program LMF
REBCO monokryštalických masívne supravodiče
Rast YBCO kryštálov
Kryštálové defekty
Tvorba piningových centier
- nesupravodivé častice
- chemické piningové centrá
Nové supravodiče
iron-based oxyarsenides (oxypnictides)
Gd0.8Th0.2FeAsO, Tc =56K
Riešené projekty
Medzinárodné
NESPA., NanoEngineered Superconductors for Power Aplications
6-th Framework Program, Marie Currie Training Network, 2006/2010,
Domáce
APVV, Dizajn mikroštruktúry YBCO masívnych supravodičov
2006/2009.
APVV LPP, Monokryštalické kompozitné YBCO supravodiče
2006/2010.
VEGA 2/7052/27, YBCO supravodiče pre silnoprúdové aplikácie,
2007/2009.
Centrum excelentnosti SAV NANOSMART, Centrum nanoštruktúrovaných
materiálov, 2007/2009.
Publikácie v 2008
CC
1. P. Diko, X. Chaud, V. Antal, M. Kaňuchová, M. Šefčiková and J. Kováč, Elimination of
oxygenation cracks in top-seeded melt-growth YBCO superconductors by high pressure
oxygenation, Supercond. Sci. Technol. 21 (2008) 11508 (3pp).
2. P. Diko, M. Šefčıková, M. Kaňuchová, K. Zmorayová, Microstructure of YBCO bulk
superconductors with CeO2 addition, Materials Science and Engineering B 151 (2008) 7–10.
3. M. Šefciková, P. Diko, B. Bozzo, X. Granados , X. Obradors, Influence of crystal plane on the
welding quality of YBCO bulk superconductor, Materials Science and Engineering B 151
(2008) 107–110.
4. X. Chaud, T. Prikhna, Y. Savchuk, A. Joulain, E. Haanappel, P. Diko, L. Porcar, M. Soliman,
Improved magnetic trapped field in thin-wall YBCO single-domain samples by high-pressure
oxygen annealing, Materials Science and Engineering B 151 (2008) 53–59.
WOS, SCOPUS
1. X Chaud, Y Savchuk, N Sergienko, T Prikhna and P Diko, High-pressure oxygenation of thin-
wall YBCO single-domain samples, Journal of Physics: Conference Series 97 (2008) 012043.
1. P. Diko, M. Kaňuchová, X. Chaud, P. Odier, X Granados X. Obradors, Oxygenation
mechanism of TSMG YBCO Bulk Superconductor, Journal of Physics: Conference Series 97
(2008) 012160.
2. O. Staller, D. Holzmann, G. Gritzner, P.l Diko, D.l Mikolaj, F. Kováč, Textured nickel tapes
prepared from commercially available material, Cent. Eur. J. Chem. • 6(2) • 2008 • 135–139.
Prednášky na medzinárodných podujatiach
1. P. Diko, V. Antal, M. Kaňuchová, V. Kavečanský, Gritzner, J. Kováč „Pinning behaviour of Cu substitutions in YBCO
TSMG bulk superconductors, prednáška na “International Conference on Superconductivity and Magnetism (ICSM
2008) 25-29 August 2008, Side-Antalya/TURKEY,
2. P. DIKO, X. CHAUD, V. ANTAL, M. KAŇUCHOVÁ, M. ŠEFČÍKOVÁ, J. KOVÁČ
Elimination of Oxygenation Cracking in YBCO Bulk Superconductors, prednáška na 3rd International Conference
Fractography of Advanced Ceramics, September 7 – 10, 2008, Stará Lesná.
3. M. Jirsa, M. Rames, M. Muralidhar, and P. Diko, Effect of Oxygenation on Magnetic Performance of
(Nd,Eu,Gd)Ba2Cu3Oy Bulk with a lamellar Nanostructure, prednáška na “International Conference on Superconductivity
and Magnetism (ICSM 2008) 25-29 August 2008, Side-Antalya/TURKEY,
4. V. Antal, M. Eisterer, H. Weber, P. Diko, X. Chaud, M. Kaňuchová, M. Šefčiková „Critical current density in Al-doped
YBCO bulk superconductors“, NESPA Workshop, 2-4.10.2008 Rust, Austria.
Posterové príspevky
1. M. Šefčiková, V. Antal, M. Kaňuchová, J. Kováč, P. Diko Microstructure and critical current density of YBCO bulk
superconductors with CeO2 addition, 16-th Conference of Czech and Slovak Physicists, September 8-11, 2008,
Hradec Králové.
2. Kaňuchová M., Antal V., Šefčíková M., Kováč J., Diko P., Pinning behavior of Ag substitution in YBCO TSMG bulk
superconductor, 16-th Conference of Czech and Slovak Physicists, September 8-11, 2008, Hradec Králové.
Citácie v roku 2008 26 SCI citácií
Recenzie v roku 2008 Supercond. Sci. Technology, Journal of Physics: Conference Series,
Key Engn. Mat. , VEGA
Pobyty na zahraničných pracoviskách:
V. ANTAL, 4 mesiace v ATI Viedeň (NESPA)
Krátkodobé tréningy v rámci NESPA: V. Antal, D. Volochová, IFW Dresden, ICAB Barcelona,
Iné pozitíva
P. Diko, Vedenie sekcie VII na 3rd International Conference Fractography of Advanced Ceramics
September 7 – 10, 2008 Hotel Academia, Stará Lesná, Poprad, SLOVAK REPUBLIC.
P. Diko, člen kolégia SAV
člen komisie č.7 VEGA
Popularizačné aktivity
P. Diko, Tri prednášky v rámci Centra rozvoja vzdelávania „Progresívne materiály a technológie“
P. Diko, kapitola vo vydanom zborníku „MASÍVNE MONOKRYŠTALICKÉ YBCO SUPRAVODIČE PRE
SILNOPRÚDOVÉ APLIKÁCIE “
M. Kaňuchová, prednáška v rámco DOD, Supravodiče pre praktické aplikácie.
Kryštálové defekty
Najlepší výsledok v roku 2007
Rekordné 2,5 -né zvýšenie kritickej prúdovej hustoty v YBCO masívnom
supravodiči elimináciou oxidačných trhlín vysokotlakou oxidáciou.
Spolupráca s CRETA CNRS Grenoble
Výsledok publikovaný:
P. Diko, X. Chaud, V. Antal, M. Kaňuchová, M. Šefčíková and J. Kováč,
Elimination of oxygenation cracks in top-seeded melt-growth YBCO
superconductors by high pressure oxygenation, Supercond. Sci. Technol.
21 (2008) 11508 (3pp). Impact factor 2,56
Kryštálové defekty
Vyššie Jc pre TSMG vzorky bez trhlín v a/c-rovine
4
6,5x10
4
6,0x10
4
5,5x10
4
5,0x10
4
4,5x10
YBa2(Cu1-xAgx)O7 (x=0.005) 4,0x10
4
4
3,5x10
Jc [A/cm ]
2
4
3,0x10
Oxidácia: 2,5x10
4
4
2,0x10
4
1,5x10
A/ 400 ºC , kyslík (1bar) 1,0x10
4
3
5,0x10
0,0
B/ 760 °C pri 160 bar, postupne zvyšovaný
3
-5,0x10
0 1 2 3 4 5 6 7
parciálny tlak kyslíka (CRETA Grenoble) B[T]
a/b
c
A B
Kryštálové defekty
Redukcia prierezu a/c- trhlinami
d2
Typické l/d ≈ 0.5
d1
a Prierez ≈ 33%
l
Line 2 Line 1
M. Eisterer at al. SUST 2006, ATI Vienna
Zmena Jc nie je spôsobená
rozdielnym piningom
Kryštálové defekty
Vplyv kryštálovej roviny zvaru
Spolupráca s ICMAB Barcelona
M. Šefciková, P. Diko, B. Bozzo, X. Granados , X. Obradors, Mat. Sci. Eng B 151 (2008) 107–110.
{100} weld 20 40 60 80 100 {110} weld 20 40 60 80
-1108
a,b -440,0
-980,9
-388,1
20 -854,3
a,b 20 -336,2
-284,4
-727,7
-232,5
-601,1 40
40
-180,6
-474,5
-128,7
-347,9 60
-76,82
60
-221,4
-24,94
80 18,00
-94,77
80 10,00
100
100
120
c c
a,b a,b
211FZ
211FZ
10 mm 10 mm
Tvorba piningových centier
Vplyv Ce na velkosť Y211 častíc
3 wt % CeO2 CeO2 free
.
P. Diko, M. Šefčıková, M. Kaňuchová, K. Zmorayová, Mat. Sci. Eng.B 151 (2008) 7–10
Ce difúzna zóna pôvodné rozhranie
d211
d211 = 0.4 mm d211 = 1.5 mm
10 mm 30 mm 10 mm
Y2BaCuO5 BaCeO3 Y2BaCuO5
Tvorba piningových centier
Mechanizmus potlačenia rastu 211 častíc
Častice rastú Ostwald-ovým mechanizmom – vyššia koncentrácia Y pri povrchu
častice s menším polomerom r
211 Y C(r) = C(∞)e (α/r) Kelvin efekt
211
Lifshitz I, Slyozov V. J Phys Chem Solids 1961;19:35.
r3t – r30 ≈ D. C .s . t
D – difúzny koeficient Y; C – koncentrácia Y v tavenine; s = energia 211/L rozhrania
t – čas
Ce sa rozpúšťa v peritektickej tavenine (0.1 wt. %) – príliš malá koncentrácia na
ovplyvnenie D resp. C.
Proces Ostwald-ovho rastu je spomalený znížením energie 211/Lm rozhrania
211
Segregácia Ce na povrch 211
211
Tvorba piningových centier
Tvorba chemických piningových centier
• Substitúcie v CuO2 rovinách a CuO reťazcoch v YBa2(Cu1-xMx)3O7
M = Fe,Co,Ni,Zn,Ag,Al,Mn,Li,Ga, Mg
• Tvorba klastrov žíhaním v atmosfére s nízkym parciálnym tlakom
kyslíka (PO)
• Kombinácie Cu substitúcií s Ba a Y substitúciami
• Precipitácia nanočastíc z presýteného tuhého roztoku