Treballs premiats

Sinterització i caracterització d’un superconductor

Sinterització i caracterització d’un superconductor

Detall

Àmbit temàtic: FÍSICA
Edició: Premiats 2012

Àrea: Física de la matèria condensada
Centre: Institut de Castellar, Castellar del Vallès
Autors: Montserrat Sánchez Lloansi i Marta Sáez Rios
Nivell educatiu: Segon de batxillerat
Tutors: Miquel Calvet Solé i Xavier Granados Garcia

Objectius:
– Primerament, realitzar una breu recerca bibliogràfica sobre la superconductivitat a mode d’introducció. Així situem els esdeveniments històrics que van conduir a aquest nou món i repassem breument els aspectes més destacats.
– Seguidament, procedir a la síntesi d’un material superconductor a partir de reactius sòlids. És a dir, dur a terme la sinterització d’una ceràmica, l’YBCO. Per fer-ho, cal utilitzar unes instal•lacions amb unes eines específiques que permetin dur a terme la tasca correctament.
– En tercer lloc, caracteritzar el superconductor obtingut prèviament.
És a dir, aconseguir un estudi acurat sobre el comportament per demostrar-ne les propietats.

Per sinteritzar l’YBCO vam començar pesant els reactius amb una balança. A continuació, els vam abocar en un morter d’àgata per sotmetre’ls al molí d’alta energia i obtenir partícules pròximes a les micres. Seguidament, amb un motlle i la premsa d’oli, vam fer cinc pastilles que tot seguit vam introduir al forn a 900 °C durant tres hores. Finalment, després de repetir tot el procediment tres vegades, les vam posar al forn a 450 °C durant setze hores per aconseguir l’oxigenació de l’YBCO, és a dir, la fase superconductora.

Per comprovar que es tractava d’un material superconductor vam fer diferents experiments:
– Mètode de quatre puntes: mitjançant quatre connexions sobre la pastilla d’YBCO, dues a la font d’alimentació i dues més al nanovoltímetre, vam podem observar la caiguda de la resistència quan ho refrigeràvem amb nitrogen líquid.
– Microscopi electrònic d’escaneig: la finalitat d’aquesta prova era observar la superfície de la mostra a escala nanomètrica i verificar-ne la composició.
– Levitació d’un imant: per acabar, vam fer aquesta prova que verifica l’altra propietat dels superconductors, el diamagnetisme perfecte.

Conclusions
– Hem fet una recerca bibliogràfica acurada sobre el context històric per ser conscients de les circumstàncies en què es va produir el descobriment de la superconductivitat en el seu centenari.
– Hem aconseguit la sinterització d’un material superconductor, l’YBCO. Així mateix, hem realitzat un estudi a fons per conèixer tota la dinàmica d’aquest mètode de fabricació. Podem concloure, doncs, que hem passat d’un estat verd, amb uns contactes mínims entre els precursors de la ceràmica, a un estat sinteritzat, amb unió química satisfactòria.
– Per acabar, hem fet la caracterització, que ens ha permès validar les seves propietats a partir de tres processos experimentals: el mètode de quatre puntes, el microscopi electrònic d’escaneig i la levitació d’un imant.


Compartiu aquest projecte