3D printing of YBCO-based superconducters

The importance superconductors have in energy applications and their high fabrication cost led to the necessity of developing a recycling method to reduce their environment footprint. Yttrium Barium Copper Oxide (YBCO), a well known superconductor, was chosen to test the method. Doping with Ca, Fe and graphene was also attempted to improve its superconducting properties. For the synthesis of YBCO, conditions such as the influence of sintering time and temperature and the influence of milling time were tested. Optimal conditions for the synthesis of superconducting YBCO were not achieved, probably due to a short sintering time. The recycling process was divided into two steps: sintering at 900 °C for 16 hours and then milling for 180 minutes. 3D printing was tested for both synthesized and recycled powders. The elements used to dope the YBCO at the tested concentrations did not show superconducting properties. The properties of synthesized, recycled and doped YBCO were evaluated using scanning electron microscope imaging, Raman spectroscopy, X-ray diffraction analysis, electric measurements and levitation tests. Longer sintering times and different doping concentrations should be tested in future works to achieve better superconducting properties.A importância que os supercondutores têm em aplicações relacionadas com energia e o seu ele- vado custo de fabrico, levaram à necessidade do desenvolvimento de um método de reciclagem de modo a diminuir a sua pegada ambiental. O óxido de ítrio, bário e cobre (YBCO) é um supercondutor bastante estudado, sendo por isso o escolhido para testar o método. A dopagem com Ca, Fe e grafeno foi também testada de modo a melhorar as propriedades supercondutoras. Para a síntese de YBCO estudou-se a influência do tempo e temperatura de sinterização e tam- bém o tempo de moagem. As condições ótimas para a síntese de YBCO supercondutor não foram conseguidas, provavelmente devido aos baixos tempos de sinterização escolhidos. O processo de reciclagem foi dividido em dois passos: sinterização a 900 °C por 16 horas e moagem por 180 minutos. A impressão 3D foi realizada tanto para pós sintetizados como reciclados. Os elementos utilizados na dopagem de YBCO, nas concentrações escolhidas, não demonstraram ser eficazes na obtenção de propriedades supercondutoras. As propriedades dos pós de YBCO sintetizados, reciclados e dopados foram avaliadas utilizando microscopia eletrónica de varrimento, espectro- scopia de Raman, difração de raios X, medidas elétricas e testes de levitação. Como principal conclusão, o tempo de sinterização dos pós e outras concentrações de dopagem devem ser testadas em futuros trabalhos de modo a verificar se de facto estes elementos possi- bilitam a melhoria das propriedades supercondutoras