A bulk MgB2 magnet demonstrator for biomedical applications
用于生物医学应用的块状 MgB2 磁体演示器
基本信息
- 批准号:EP/P026427/1
- 负责人:
- 金额:$ 59.78万
- 依托单位:
- 依托单位国家:英国
- 项目类别:Research Grant
- 财政年份:2017
- 资助国家:英国
- 起止时间:2017 至 无数据
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
Bulk superconductors are dense pellets of superconducting material that can be used as compact permanent magnets. Harnessing the ability of these materials to produce considerably higher magnetic fields than conventional ferromagnets will be transformative for a wide range of devices for biomedical and energy applications. These materials have the added safety benefit that the magnetic field can be switched off. However, their enormous potential has yet to be realised in commercial devices for a number of reasons. High temperature superconducting bulk materials, such as YBCO, have the ability to produce very high fields, but they are expensive to produce, cannot be made with large diameter and suffer from relatively poor sample-to-sample reproducibility. Lower temperature superconductors like magnesium diboride (MgB2) are much cheaper and easier to process, but they require expensive and bulky cooling systems. Furthermore, all bulk samples present the additional challenge that they initially need to be magnetised using an external field.This project involves designing and building a desktop sized magnet to demonstrate that these challenges can be overcome in practical devices by integrating state-of-the-art cryogenics and pulsed magnetisation systems with high performance, low-cost MgB2 superconductor. A bespoke cryostat will be developed by our team at the Rutherford Appleton Laboratory, who are experts in compact and efficient cryocoolers for space applications and coils will be incorporated into the cryostat, enabling the bulk superconductor to be magnetised in situ. The nano-scale structure of the MgB2 material will be optimised for operation at higher temperatures using a novel powder processing strategy, and large, high density samples will be manufactured using the commercial diamond presses at Element Six. Preliminary experiments will be carried out using the demonstrator magnet, to assess the feasibility of using this technology for magnetically targeted drug delivery, with collaborators at the Institute of Biomedical Engineering in Oxford. More complex shapes of superconductor will be explored, with a view towards developing more sophisticated devices for selected applications such as MRI in future projects.
块体超导体是致密的超导材料颗粒,可用作紧凑型永磁体。利用这些材料产生比传统铁磁体高得多的磁场的能力将为生物医学和能源应用的各种设备带来变革。这些材料具有额外的安全优势,即可以关闭磁场。然而,由于多种原因,它们的巨大潜力尚未在商业设备中实现。高温超导块体材料,例如YBCO,能够产生非常高的场,但它们的生产成本昂贵,不能制成大直径,并且样品间的再现性相对较差。二硼化镁 (MgB2) 等低温超导体更便宜且更容易加工,但它们需要昂贵且庞大的冷却系统。此外,所有散装样品都面临着额外的挑战,即它们最初需要使用外部磁场进行磁化。该项目涉及设计和构建桌面大小的磁体,以证明通过将最先进的低温技术和脉冲磁化系统与高性能、低成本的 MgB2 超导体相集成,可以在实际设备中克服这些挑战。我们卢瑟福阿普尔顿实验室的团队将开发一款定制低温恒温器,他们是空间应用紧凑高效低温冷却器的专家,线圈将被纳入低温恒温器中,使体超导体能够在原位磁化。 MgB2 材料的纳米级结构将使用新型粉末加工策略进行优化,以便在更高温度下运行,并且将使用元素六的商用金刚石压机制造大型高密度样品。将与牛津生物医学工程研究所的合作者使用演示磁体进行初步实验,以评估使用该技术进行磁性靶向药物输送的可行性。我们将探索更复杂形状的超导体,以期为未来项目中的 MRI 等特定应用开发更复杂的设备。
项目成果
期刊论文数量(10)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Effect of the sintering temperature on the microstructure and superconducting properties of MgB 2 bulks manufactured by the field assisted sintering technique
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- 发表时间:2020
- 期刊:
- 影响因子:3.6
- 作者:Matthews G
- 通讯作者:Matthews G
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- DOI:
- 发表时间:2019
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:Hills M J
- 通讯作者:Hills M J
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- 发表时间:2018-10-01
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- 影响因子:3.6
- 作者:Durrell, John H.;Ainslie, Mark D.;Cardwell, David A.
- 通讯作者:Cardwell, David A.
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- 作者:Gao Z
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- 期刊:
- 影响因子:3.6
- 作者:Moseley D
- 通讯作者:Moseley D
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