Dreh- und Angelpunkt des neuen Verfahrens sind winzige Bor-Körner (rechts),...
Dreh- und Angelpunkt des neuen Verfahrens sind winzige Bor-Körner (rechts), die per Ultraschallbehandlung zu Magnesiumdiborid verarbeitet werden (links)

Bildquelle: Arvapalli et al., Materials Science and Engineering: B 2021 / Shibaura Institute of Technology

Ultraschall hilft MRT & Co.

Bessere Bildgebung dank billiger Bor-Magneten

Forscher am Shibaura Institute of Technology in Japan haben ein Verfahren entwickelt, das die Herstellung von supraleitenden Magneten um ein Vielfaches günstiger macht. Davon könnte unter anderem die medizinische Bildgebung per MRT profitieren.

Die Wissenschaftler wandeln mithilfe von Ultraschall billiges Bor zu einem feinen Puder um, das dann zur Herstellung besonders guter Supraleiter aus Magnesiumdiborid (MgB2) verwendet werden kann. Die Forscher stellen das Verfahren im Fachjournal Materials Science and Engineering B vor.

Das wird helfen, die Kosten von magnetbasierten Technologien zu senken und sie für die breite Bevölkerung zugänglicher machen

Muralidhar Miryala

MgB2 ist als Suprealeiter-Material attraktiv, weil es leichtgewichtig ist und sich einfach aus günstigen Rohstoffen fertigen lässt. Für die praktische Anwendung ist dabei die sogenannte kritische Stromdichte sehr wichtig. Sie ist ein Maß dafür, wie viel Strom fließen kann, ohne dass die Supraleitung zusammenbricht. Für praktische Anwendungen ist daher eine hohe kritische Stromdichte wichtig - und für MgB2 lässt sich diese eben dank Ultraschall kostengünstig deutlich steigern, so die Forscher.

Für ihr Verfahren lösen sie billiges Bor in Hexan auf und nutzen Ultraschall für eine wirklich gründliche Durchmischung. Wird das Hexan verdampft, bleibt besonders feines Borpulver zurück, das in Verbindung mit Magnesium mittels Sinterung zum Magnesiumdiborid-Supraleiter wird. Der hat eine um bis zum 20 Prozent höhere kritische Stromdichte als mit bisherigen Verfahren hergestelltes Material. Dies stellt also leistungsfähige MgB2-Magneten für praktische Anwendungen in Aussicht. "Das wird helfen, die Kosten von magnetbasierten Technologien zu senken und sie für die breite Bevölkerung zugänglicher machen", so Studienleiter Muralidhar Miryala.

Für die höhere kritische Stromdichte der auf diese Art gefertigten Supraleiter ist den Forschern zufolge wichtig, dass das mit dem Ultraschallverfahren gefertigte Bor-Pulver besonders kleine Körner hat. Denn für den magnetischen Fluss im MgB2 sind besonders Grenzflächen zwischen den Materialien wichtig und diese sind dank der besonders feinen Bor-Körner dichter gepackt. Die Forscher wollen nun nach optimalen Parametern für die Bor-Hexan-Lösung und die Ultraschallbehandlung suchen, um wirklich günstig sehr gute Supraleiter herzustellen.


Quelle: Shibaura Institute of Technology/pressetext

19.01.2021

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