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Los superconductores podrían eventualmente reemplazar los imanes a granel en dispositivos como motores eléctricos, escáneres de resonancia magnética y escáneres de tomografía computarizada… Pero deben ser asequibles.
El problema es que los superconductores convencionales de alta temperatura requieren un proceso de fabricación largo y difícil y están hechos de costosos metales de tierras raras. Los superconductores a base de diboruro de magnesio (o MgB2) ahora están recibiendo más atención debido a su peso ligero, bajo costo y facilidad de fabricación y moldeado complejo.
Estudios anteriores han demostrado que la preparación de MgB2 con boro a nanoescala mejora las propiedades magnéticas. Sin embargo, el boro a nanoescala comercial es caro. En consecuencia, se necesita un enfoque rentable para el refinamiento de boro a nanoescala. Ahora, un grupo de investigadores del Instituto de Tecnología de Shibaura (SIT), dirigido por el profesor Muralidhar Miryala, ha encontrado una solución a este problema al describir una forma nueva, asequible y eficaz de refinar el boro.
El grupo usó un método llamado sonicación, que usa vibraciones ultrasónicas para agitar las partículas en una muestra. Comenzaron agregando agua destilada al boro cristalino disponible comercialmente y luego le aplicaron ondas ultrasónicas de 20 kHz. Para determinar el tiempo de exposición óptimo, los investigadores experimentaron con diferentes tiempos de exposición para el boro cristalino y examinaron las impurezas, la microestructura y las propiedades magnéticas de las muestras superconductoras resultantes.
“Descubrimos que nuestras muestras de MgB2 tenían una pureza de alrededor del 95 %, que es mucho más alta que el método de molienda con bolas, que solo dio una pureza del 75 %. Las muestras tenían una microestructura refinada y una mejora del 35 % en comparación con otros métodos. Todo esto se logró con solo 30 minutos de tratamiento con ultrasonido”, dice el Prof. Miryala.
Esto hace que la nueva técnica ultrasónica, que utiliza agua pura en lugar de ingredientes costosos, sea muy eficaz para limpiar el boro, reduce el costo de fabricación de los superconductores de MgB2 y mejora sus propiedades magnéticas. Según el Prof. Miryala: “Aunque se ha explorado el ultrasonido como un método de refinación, los intentos anteriores han utilizado etanol o hexano. Esto aumenta el costo del procedimiento. El uso de agua destilada reduce los costos sin dejar de ser tan bueno o incluso mejor que los medios anteriores”.
En general, este descubrimiento es un paso importante para hacer que los superconductores estén ampliamente disponibles para su uso en electrónica. La investigación también destaca la tecnología de ultrasonido, una nueva tecnología que aún se está desarrollando. “Este nuevo enfoque abrirá más oportunidades de estudio. Según el Prof. Miryala, otros investigadores pueden trabajar para optimizar esta tecnología para explotar al máximo su potencial y utilizarla en sus respectivos dominios. Los investigadores confían en que sus descubrimientos conducirán rápidamente al desarrollo de superconductores asequibles.
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