Área de Concentração: 97134

Concentration area: 97134

Criação: 24/06/2024

Creation: 24/06/2024

Ativação: 24/06/2024

Activation: 24/06/2024

Nr. de Créditos: 12

Credits: 12

Carga Horária:

Workload:

Docentes Responsáveis:

Professors:

Cristina Bormio Nunes

Antonio Jefferson da Silva Machado

Objetivos:

Rever as características do fenômeno da supercondutividade, suas propriedades e características eletromagnéticas e a termodinâmica associada à transição normalsupercondutor. Apresentar e discutir a dinâmica de vórtices e o aprisionamento de fluxo em supercondutores. Apresentar as propriedades e características supercondutoras encontradas em metais, ligas, compostos, cerâmicas. Discussão sobre técnicas e metodologias de preparação de materiais supercondutores visando aplicações. Fabricação de fios cabos e fitas supercondutoras. Discussão sobre estabilidade de supercondutores e perdas de energia em utilização AC. Apresentação e discussão de sistemas e dispositivos que utilizam supercondutividade. Apresentação, discussão e demonstração experimental do fenômeno da supercondutividade, com participação dos alunos em laboratórios de caracterização de materiais supercondutores.

Objectives:

Review the characteristics of the phenomenon of superconductivity, its electromagnetic properties and characteristics and the thermodynamics associated with the normalsuperconductor transition. Present and discuss vortex dynamics and flow trapping in superconductors. Present the superconducting properties and characteristics found in metals, alloys, compounds, ceramics. Discussion on techniques and methodologies for preparing superconducting materials for applications. Manufacture of superconducting wires, cables and tapes. Discussion on superconductor stability and energy losses in AC use. Presentation and discussion of systems and devices that use superconductivity. Presentation, discussion and experimental demonstration of the phenomenon of superconductivity, with the participation of students in laboratories for the characterization of superconducting materials.

Justificativa:

Esta disciplina explora os aspectos fundamentais da supercondutividade, aspectos estes que podem ser fenomenológicos ou microscópicos que são bases de sustentação para o entendimento do fenômeno, pelo menos em materiais ditos supercondutores convencionais. Neste sentido, a referida disciplina é de fundamental importância para estudantes que estejam diretamente envolvidos na área em questão (97134 – Materiais Convencionais e Avançados) ou que fazem uso de materiais supercondutores em outras áreas de concentração do programa. Além destes aspectos fundamentais, sejam eles fenomenológicos ou microscópicos, a disciplina traz ao estudante novas correntes aceitas hoje na comunidade científica numa tentativa de entender como os supercondutores modernos funcionam. Neste aspecto final da disciplina, o estudante terá a oportunidade de entender e eventualmente servir como guia para projeto de novos materiais supercondutores.

Rationale:

This subject explores the fundamental aspects of superconductivity, aspects that can be phenomenological or microscopic and are the basis for understanding the phenomenon, at least in so-called conventional superconducting materials. In this sense, this discipline is of fundamental importance for students who are directly involved in the area in question (97134 – Conventional and Advanced Materials) or who make use of superconducting materials in other areas of concentration in the program. In addition to these fundamental aspects, whether phenomenological or microscopic, the discipline brings to the student new currents accepted today in the scientific community in an attempt to understand how modern superconductors work. In this final aspect of the discipline, the student will have the opportunity to understand and eventually serve as a guide for the design of new superconducting materials

Conteúdo:

1. Revisão sobre o fenômeno da supercondutividade, suas propriedades eletromagnéticas, a termodinâmica da transição normal-supercondutor, as teorias fenomenológicas e microscópicas. 2. Supercondutividade em compostos, ligas e cerâmicas. 3. Corrente crítica e aprisionamento de vórtices. 4. Fabricação de condutores supercondutores. Filmes supercondutores. 5. Estabilidade de compósitos supercondutores. 6. Perdas AC em supercondutores. 7. Supercondutividade Aplicada: sistemas e dispositivos supercondutores. Magnetos e sistemas supercondutores. Fabricação de fios, fitas e filmes supercondutores. Geração de campos magnéticos. Motores, geradores e limitadores de corrente. Ressonância magnética nuclear. Transporte magneticamente levitado (MAGLEV). Separação magnética. Eletrônica supercondutora. Magnetometria SQUID. Eletrônica digital baseada em Junções Josephson. 8. Supercondutividade Experimental: Sistemas de caracterização de materiais em baixas temperaturas. Criostatos. Sistemas de vácuo. Líquidos criogênicos. Instrumentação. Suportes de amostras. Preparação de sistemas de medidas. Procedimentos de caracterização de propriedades e características de materiais supercondutores. Medidas experimentais. Análise de resultados de caracterizações em baixas temperaturas.

Content:

1. 1. Review of the phenomenon of superconductivity, its electromagnetic properties, the thermodynamics of the normal-superconductor transition, phenomenological and microscopic theories. 2. Superconductivity in compounds, alloys and ceramics. 3. Critical current and vortex trapping. 4. Manufacture of superconducting conductors. Superconducting films. 5. Stability of superconducting composites. 6. AC losses in superconductors. 7. Applied Superconductivity: superconducting systems and devices. Magnets and superconducting systems. Manufacture of superconducting wires, tapes and films. Generation of magnetic fields. Motors, generators and current limiters. Nuclear magnetic resonance. Magnetically Levitated Transport (MAGLEV). Magnetic separation. Superconducting electronics. SQUID magnetometry. Digital electronics based on Josephson Junctions. 8. Experimental Superconductivity: Systems for characterizing materials at low temperatures. Cryostats. Vacuum systems. Cryogenic liquids. Instrumentation. Sample holders. Preparation of measurement systems. Procedures for characterizing the properties and characteristics of superconducting materials. Experimental measurements. Analysis of characterization results at low temperatures..

Forma de Avaliação:

Será composto de um seminário com temas escolhidos no curso e em provas normais. A composição do conceito final será: Avaliação através de uma prova com 50% de peso e seminários relativos ao tema com outro 50% de peso

Type of Assessment:

It will consist of a seminar with topics chosen from the course and normal exams. The composition of the final concept will be: Assessment through a test with 50% weight and seminars related to the topic with another 50% weight.

Bibliografia:

1. Ullmaier, H. Irreversible Properties of Type II Superconductors. Springer-Verlag, Berlim, 1975 2. Collings, E.W. A Source Book of Titanium Alloys Superconductivity. Plenum Press, 1983 3. Collings, E.W. Applied Superconductivity Metallurgy and Physics of Titanium-Alloys. Vol. 1 and 2. Plenum Press, 1986 4. Luhman, T. e Dew-hughes, D. Treatise on Materials Science and Technology. Vol. 14. Metallurgy of Superconducting Materials. Academic Press, New York, 1975. 5. Suenaga, M. e Clark, A.F. Filamentary A15 Superconductors. Plenum Press, New York, 1980 6. Simon, R. e Smith, A. Superconductors. Plenum Press, New York, 1988 7. Muller, J. e Olsen, J.L. High Temperature Superconductors and Materials and Mechanisms of Superconductivity. Parts I and II, North Holland, Amsterdam, 1988 8. Ginsberg, D.M. (Ed.). Physical Properties of High Temperature Superconductors I. World Scientific, Singapore, 1989 9. Halley, J.W. (Ed.). Theories of High Temperature Superconductors. Addison, Wesley P.C. Inc., 1988 10. Phillips, J.C. Physics of High Tc Superconductors. Academic Press Inc., San Diego, 1989 11. Hara, Ko. Proceedings of Symposium on Superconductive Quantum Electronics. Int. House of Japan Inc., 1982 12. Foner, S. e Schwartz, B.B. Superconductor Materials Science Metallurgy, Fabrication and Applications. Plenum Press, 1981. 13. Poole, Jr., C. P., et al. Superconductivity, Academic Press, 1995. 14. Evetts, J. Concise Encyclopedia of Magnetic & Superconducting Materials, Pergamon Press, 1992. 15. Tinkham, M. Introduction of Superconductivity, McGraw-Hill, 1996. 16. Ketterson, J. B. and Song, S. N. Superconductivity, Cambridge University Press, 1999. 17. Bednorz, J. G. and Muller, K. A., Eds. Earlier and Recent Aspects of Superconductivity, Springer-Verlag, 1990. 18. Iwasa, Y. Case studies in superconducting magnets: Design and operational issues, Plenum Press, 1994. 19. Kresin, V. Z. and Wolf, S. A. Fundamentals of Superconductivity, Plenum Press, 1990.

Bibliography:

1. Ullmaier, H. Irreversible Properties of Type II Superconductors. Springer-Verlag, Berlim, 1975 2. Collings, E.W. A Source Book of Titanium Alloys Superconductivity. Plenum Press, 1983 3. Collings, E.W. Applied Superconductivity Metallurgy and Physics of Titanium-Alloys. Vol. 1 and 2. Plenum Press, 1986 4. Luhman, T. e Dew-hughes, D. Treatise on Materials Science and Technology. Vol. 14. Metallurgy of Superconducting Materials. Academic Press, New York, 1975. 5. Suenaga, M. e Clark, A.F. Filamentary A15 Superconductors. Plenum Press, New York, 1980 6. Simon, R. e Smith, A. Superconductors. Plenum Press, New York, 1988 7. Muller, J. e Olsen, J.L. High Temperature Superconductors and Materials and Mechanisms of Superconductivity. Parts I and II, North Holland, Amsterdam, 1988 8. Ginsberg, D.M. (Ed.). Physical Properties of High Temperature Superconductors I. World Scientific, Singapore, 1989 9. Halley, J.W. (Ed.). Theories of High Temperature Superconductors. Addison, Wesley P.C. Inc., 1988 10. Phillips, J.C. Physics of High Tc Superconductors. Academic Press Inc., San Diego, 1989 11. Hara, Ko. Proceedings of Symposium on Superconductive Quantum Electronics. Int. House of Japan Inc., 1982 12. Foner, S. e Schwartz, B.B. Superconductor Materials Science Metallurgy, Fabrication and Applications. Plenum Press, 1981. 13. Poole, Jr., C. P., et al. Superconductivity, Academic Press, 1995. 14. Evetts, J. Concise Encyclopedia of Magnetic & Superconducting Materials, Pergamon Press, 1992. 15. Tinkham, M. Introduction of Superconductivity, McGraw-Hill, 1996. 16. Ketterson, J. B. and Song, S. N. Superconductivity, Cambridge University Press, 1999. 17. Bednorz, J. G. and Muller, K. A., Eds. Earlier and Recent Aspects of Superconductivity, Springer-Verlag, 1990. 18. Iwasa, Y. Case studies in superconducting magnets: Design and operational issues, Plenum Press, 1994. 19. Kresin, V. Z. and Wolf, S. A. Fundamentals of Superconductivity, Plenum Press, 1990.

Tipo de oferecimento da disciplina:

Presencial

Class type:

Presencial