Influência de rotas de tratamento térmico na obtenção de fios supercondutores submicrométricos de YBa2Cu3O7-δ

Abstract

Os materiais supercondutores são extremamente promissores a novas aplicações. Podemos encontrar diversos estudos sobre o supercondutor YBCO, porém o tratamento térmico para a formação da fase YBa2Cu3O7-δ (Y123) na forma de nanofibras ainda não é bem definido na literatura. Para estudar de forma sistemática essa questão, e definir uma boa rota de tratamento térmico, fios com diâmetros em torno de 300 nm foram obtidos por Solution Blow Spinning (SBS) a partir de uma solução contendo acetatos metálicos de ítrio, bário e cobre, polímero PVP (polivinilpirrolidona), ácidos acético e propiônico, e metanol. Os fios poliméricos foram submetidos a um tratamento térmico para obtenção da fase Y123. Este tratamento foi dividido em duas partes, a primeira variando a temperatura máxima de sinterização (850°C, 875°C, 900°C e 925°C) por 1 hora. E a segunda variando o tempo em que as fibras ficaram submetidas à temperatura de 925°C (10 min, 30 min, 1h, 3h e 6h). Para analisar a influência da temperatura e do tempo de sinterização foram utilizados Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Difração de raios-X (DRX) e Magnetometria AC. As análises de DRX indicaram a presença do YBa2Cu3O7-δ em todas as amostras, porém, com fases secundárias. As medidas de susceptibilidade magnética revelaram influência da temperatura de sinterização na blindagem magnética da amostra, indicando que as amostras tratadas a 925°C/1h obtiveram a melhor resposta magnética. Sendo assim, o melhor tratamento térmico foi o que a amostra permaneceu por 1h na temperatura de 925°C.

Although the production of YBa2Cu3O7-δ (Y123) has been extensively reported in the literature, there is still a lack of information concerning the ideal heat-treatment routes applied to Y123 nanowires. Thus, wires with diameters around 300 nm were prepared by Solution Blow Spinning (SBS) from a solution containing yttrium, barium and copper metal acetates, PVP polymer (polyvinylpyrrolidone), acetic and propionic acids, and methanol. The resulting polymer wires were heat-treated to obtain the Y123 ceramic phase. Those treatments were divided into two parts: in the first one, which lasted 1 hour, the maximum sintering temperature was changed (850°C, 875°C, 900°C, and 925°C); in the second one, the time of the plateau at 925°C was altered (10 min, 30 min, 1h, 3h, and 6h). The structural characterization was carried out by Scanning Electron Microscopy (SEM), X-ray Diffraction (XRD), and AC Magnetometry. SEM images revealed that all samples yielded wires with an average diameter ranging from 241 nm to 376 nm. XRD analysis indicated the presence of the secondary phase BaCuO2 in all samples, as well as the phase Y123. Magnetic measurements corroborate the other characterizations, and indicate the sample sintered at 925 °C/1h as the one giving the highest magnetic response.