Polvo de aleación de boro y magnesio (MgB2), ultrafino y de alta pureza, nanodiboro y magnesio, polvo de aleación de boro y magnesio.

Nombre chino: diboruro de magnesio

Nombre en inglésDiboruro de magnesio

Otro nombre: boruro de magnesio

Fórmula química MgB2

Peso molecular 45.93 CAS

Número de Adquisición 12007-25-9

Punto de fusión 830℃

Densidad 2.57g/cm3

El diboruro de magnesio (MgB₂₀) es un compuesto iónico con una estructura cristalina hexagonal. Es un material frágil y duro con baja ductilidad. Es un compuesto de intercalación con capas de magnesio y capas de boro dispuestas alternativamente. Se transformará en un superconductor a una temperatura ligeramente cercana a los 40 K (es decir, -233 °C). Su temperatura de transición es casi el doble que la de otros superconductores del mismo tipo, mientras que su temperatura de funcionamiento real es de 20~30 K. El diboruro de magnesio (MgB₂) tiene una temperatura de transición superconductora de 39 K, es decir, menos 234 °C, que es la temperatura crítica de los superconductores de compuestos metálicos en la actualidad. Como nuevo material con superconductividad, el diboruro de magnesio ha abierto un nuevo camino para estudiar una nueva generación de semiconductores de alta temperatura con estructuras simples. El material superconductor diboruro de magnesio es un compuesto metálico formado por la combinación de magnesio y boro en una proporción de 1:2. Se caracteriza por recursos abundantes, bajo precio, alta conductividad, síntesis fácil y procesamiento simple. Dado que el diboruro de magnesio es fácil de convertir en películas delgadas y alambres, puede usarse ampliamente en la fabricación de diversos instrumentos y medidores electrónicos como escáneres CT, componentes de supercomputadoras y componentes de equipos de transmisión de energía. Tiene amplias perspectivas de aplicación en los campos de la electrónica y las computadoras. Mi país ha sintetizado con éxito una muestra de superconductor de diboruro de magnesio de alta densidad en un corto período de tiempo utilizando un método de alta temperatura y alta presión, que está cerca del nivel internacional. Las aplicaciones potenciales del diboruro de magnesio incluyen imanes superconductores, líneas de transmisión de energía y detectores de campo magnético sensibles. En 2001, los investigadores descubrieron que un compuesto aparentemente discreto, el diboruro de magnesio, se transformaría en un superconductor a una temperatura ligeramente cercana a los 40 K (es decir, -233 °C). Su temperatura de transición es casi el doble que la de otros superconductores del mismo tipo, y su temperatura de funcionamiento real es de 20~30 K. Para alcanzar esta temperatura, se pueden usar neón líquido, hidrógeno líquido o un refrigerador de ciclo cerrado para enfriar. En comparación con el uso industrial de helio líquido para enfriar aleaciones de niobio (4 K), estos métodos son simples y rentables. Una vez dopado con carbono u otras impurezas, la capacidad del diboruro de magnesio para mantener la superconductividad en presencia de un campo magnético o corriente no es inferior a la de las aleaciones de niobio, o incluso mejor. Sus aplicaciones potenciales incluyen imanes superconductores, líneas de transmisión de energía y detectores de campo magnético sensibles.

El diboruro de magnesio es un compuesto inorgánico con la fórmula química MgB₂. El diboruro de magnesio amorfo es un sólido particulado de color gris oscuro e insoluble en agua. En 2001, los investigadores descubrieron que el diboruro de magnesio se convierte en un superconductor a 39 Kelvin, perteneciendo a los superconductores convencionales. MgB₂ difiere significativamente de la mayoría de los superconductores convencionales que contienen metales de transición.

El descubrimiento de la superconductividad en el diboruro de magnesio (MgB2) causó sensación en toda la comunidad de física de la materia condensada porque estableció un nuevo récord para la temperatura de transición de materiales superconductores intermetálicos, con una temperatura de transición superconductora tan alta como 39K. A diferencia de los materiales superconductores de baja temperatura basados en aleaciones, puede operar en el rango de temperatura de trabajo de los criorefrigeradores (20-30K), reduciendo así los costosos costos de refrigeración del rango de temperatura del helio líquido. Aunque los superconductores de alta temperatura de óxido tienen la ventaja de altas temperaturas de transición superconductoras, están muy limitados en su aplicación debido a su pequeña longitud de coherencia que conduce a baja energía de condensación y energía de fijación de flujo; estructura laminar que conduce a anisotropía; características cerámicas que hacen que el material sea propenso a la fractura frágil; y costos relativamente altos de las materias primas, entre otros factores. En comparación con los materiales superconductores de alta temperatura de tipo cerámico, el MgB2 es fácil de formar, tiene menor anisotropía y una gran longitud de coherencia, todo lo cual le da al MgB2 una perspectiva de aplicación muy buena.

El calor de combustión medido y la eficiencia de combustión del MgB2 son ambos más altos que los del boro amorfo. Dentro del rango de temperatura de 298～1673 K, la reacción de oxidación térmica del MgB2 en condiciones de calentamiento lento incluye cuatro etapas, y su principal exotermia de oxidación y ganancia de peso ocurren entre 1200～1665 K. Mientras que la principal exotermia de oxidación y ganancia de peso del boro amorfo ocurren alrededor de los 1919 K. A 1665 K, la tasa de oxidación del MgB2 es tan alta como 94.3%, mientras que la tasa de oxidación del boro amorfo es solo del 43.6%. En comparación con el boro amorfo, el MgB2 puede oxidarse completamente a una temperatura más baja, y sus características de oxidación térmica son superiores a las del boro amorfo.
El principio superconductor del MgB2 es similar al de los metales, donde las vibraciones cuantizadas de los fonones unen a los electrones en pares, formando superconductividad a través del material en forma de ondas sonoras, cayendo así dentro del alcance de la teoría BCS. La teoría BCS es una teoría propuesta en 1957 por Bardeen, Cooper y Schrieffer para explicar los superconductores convencionales. Es la teoría clásica de acoplamiento electrón-fonón, que explica la superconductividad basándose en la interacción de electrones y fonones. Explica bien la superconductividad de los metales y los compuestos intermetálicos. La investigación muestra que (1. La superconductividad del MgB2 se origina en el espectro de fonones del átomo de B, y la densidad de corriente superconductora es relativamente alta. Los límites de grano son "transparentes" a la corriente superconductora, lo que significa que la corriente superconductora no está limitada por la conectividad de los límites de grano, lo que lo hace particularmente adecuado para la transmisión de alta potencia y la fabricación de dispositivos de microondas de alta calidad. 2. Las materias primas de preparación B y Mg del MgB2 son relativamente baratas y la síntesis es simple; mientras que los superconductores de óxido de alta temperatura están compuestos por múltiples elementos, las materias primas son caras y el material es quebradizo, lo que dificulta su procesamiento en cables prácticos. En resumen, la baja temperatura crítica del MgB2 puede compensarse por sus ventajas en preparación, procesamiento, precio, etc. La Tabla 1 muestra los diversos indicadores de rendimiento básicos del MgB2. 3 Estado actual de la investigación de las propiedades superconductoras del MgB2