Akademik Veri Yönetim Sistemi
Savaşkan B. (Yürütücü), Öztürk K., Yamamoto A.
BOREN, Ulusal Bor Araştırma Enstitüsü Projesi, 2020 - 2022
Geleneksel kalıcı mıknatıslar;
motorlar, jeneratörler, enerji depolama sistemlerinde kullanılan süperiletken
yataklar gibi pek çok cihaz için temel elemanlardır. En güçlü geleneksel (Nd-Fe-B)
mıknatıslar bile yaklaşık 1.5 T manyetik alan üretimi ile sınırlı iken,
süperiletken külçe mıknatıslar yaklaşık on kat (17 T) daha büyük manyetik alan tuzaklayabildiklerinden
kalıcı mıknatısların yerine kullanılabilme potansiyeline sahiptir. Başta
İngiltere ve Japonya olmak üzere gelişmiş ülkelerde, sanayi-akademi işbirliği
ile bu teknoloji tıp, biyomedikal, ulaşım, enerji, elektronik, havacılık gibi
pek çok farklı alanda kullanılmaktadır. Süperiletken külçe mıknatıslarda, RE(BCO)
yüksek sıcaklık süperiletkenleri (HTS) sıklıkla kullanılmasına rağmen, bu
süperiletkenlerin seramik yapıları ve zayıf mukavemetleri nedeniyle çapı 100 mm
den büyük üretimi oldukça zordur (RE: Nadir toprak elementleri).
2001 yılında MgB2 metalik
alaşımında süperiletkenliğin keşfi, ilginin Borlu süperiletken bileşikler
üzerine yoğunlaşmasına neden oldu. MgB2 külçe mıknatıslar, kolay ve
ucuza sentezlenmesi, hafif oluşu, yüksek kritik akım yoğunluğu ve daha iyi mekaniksel
özellikleri nedeniyle HTS lere en büyük alternatif olarak görülmektedir. Ayrıca
büyük boyut ve farklı geometrilerde üretime elverişli olması nedeniyle MgB2
külçe mıknatıslar MRI, rüzgâr enerji jeneratörleri ve manyetik olarak
havalanmış trenlerde (Maglev) kullanılabilme potansiyeline sahiptir. Üretilen bir süperiletken külçenin
mühendislik uygulamalarında kullanımı için gerekli iki temel parametre
“Tuzaklanan Manyetik Alan (Btrapp) ” ve “Manyetik
Kaldırma Kuvveti (Fz)” dir.
Proje kapsamında
Katıhal Tepkime, Mg Taşımalı Difüzyon ve Sıcak Presleme yöntemleri ile çapı 20
mm ile 50 mm arasında değişen silindirik MgB2 örnekleri
üretilecektir. Üretilen örneklerin Manyetik taşıyıcı sistemlerinde
kullanılabilmesi için Manyetik Kaldırma ve Kılavuzlayıcı Kuvvet ölçümleri, 15 K
- 30 K sıcaklık aralığında, ZFC (Zero-Field- Cooled) ve FC (Field-Cooled) soğutma
şartlarında yapılacaktır. Süper-mıknatıs özelliklerini araştırmak için tuzaklanan
manyetik alan ölçümleri FCM mıknatıslanma tekniği ile ölçülecek ve örneklerin
üç boyutlu manyetik akı profilleri çıkarılacaktır. Proje ekibi tarafından
geliştirilecek olan Mg taşımalı difüzyon ve sıcak presleme yöntemleri ile
teorik yoğunluğun % 80 nine sahip ve C, Ag ve Ti katkısı ile yapı içerisinde ilave
akı-çivileme merkezleri oluşturularak yüksek manyetik alan tuzaklama ve
manyetik kaldırma özelliklerine sahip MgB2 süper-mıknatısların
üretimi hedeflenmektedir.
24 ayda tamamlanması planlanan bu proje
ile mevcut ve geliştirilmekte olan Maglev trenleri,
manyetik süperiletken yataklar ve rüzgâr jeneratörlerinde kullanılabilecek,
yerli kaynağın kullanıldığı ve arzu edilen süperiletken özelliklere sahip külçe
MgB2 örneklerinin üretimi gerçekleştirilerek, ülkemizde bu alandaki
bilgi birikiminin ve teknolojik alt yapının gelişimine katkı sağlanacaktır. Süper-mıknatıs
teknolojisinin başta Japonya, İngiltere olmak üzere gelişmiş
ülkelerdeki araştırma merkezlerinde son yıllarda yoğun şekilde çalışılması ve
pek çok farklı mühendislik uygulamalarında kullanılması nedeniyle, uluslararası
bildiri ve makalelere konu olabilecek bilimsel potansiyele sahiptir. Proje
çalışması, Karadeniz Teknik Ü., BOREN
Enstitüsü ve Tokyo Ü. Teknoloji Fakültesi işbirliği ile gerçekleştirileceğinden,
uluslararası projelere altyapı oluşturacaktır.