Студопедия
Случайная страница | ТОМ-1 | ТОМ-2 | ТОМ-3
АрхитектураБиологияГеографияДругоеИностранные языки
ИнформатикаИсторияКультураЛитератураМатематика
МедицинаМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогика
ПолитикаПравоПрограммированиеПсихологияРелигия
СоциологияСпортСтроительствоФизикаФилософия
ФинансыХимияЭкологияЭкономикаЭлектроника

Проводниковые материалы



Читайте также:
  1. I. Материалы
  2. III. Материалы судебной и другой практики
  3. V1: 09. Пломбировочные материалы
  4. А. Конструкционные материалы
  5. БЕЗОБЖИГОВЫЕ СТЕНОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ
  6. БИОГРАФИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ ИЗ ПЕРЕПИСКИ
  7. Ветроизоляционные материалы

В качестве материала для токопроводящих жил криопроводящих кабелей используются так называемые криопроводники, т. е. металлы, обладающие минимальным сопротивлением при криогенных температурах.

Наименьшим сопротивлением при 20 80 К обладают такие металлы, как медь, алюминий, серебро, бериллий. При 77 80 К наименьшим сопротивлением обладает бериллий, а при 20 К алюминий и медь. Применение бериллия в качестве криопроводника является перспективным, однако пока в связи с дороговизной, а также сложностью переработки он является неконкурентоспособным по сравнению с алюминием и медью. Таким образом, основными криопроводниками в настоящее время остаются медь и алюминий. Причем величина их сопротивлений при криогенных температурах существенно зависит от чистоты металла и различного рода деформаций, возникающих при изготовлении, как самого проводника, так и токопроводящих жил, а также от режима отжига проводника.

Сопротивление криопроводников при низких температурах определяется целым рядом факторов. В общем случае их сопротивление в отсутствие магнитного поля можно представить как сумму:

1) собственного (фононного) сопротивления металла, которое определяется природой самого металла и уменьшается при уменьшении температуры;

2) сопротивления, обусловленного наличием атомов примесей;

3) плюс сопротивлений, обусловленных всеми остальными влияющими факторами.

С уменьшением температуры электрическое сопротивление металлов, как известно, снижается, что обусловлено уменьшением энергии взаимодействия электронов с атомной решеткой из-за уменьшения ее теплового движения.

Если значение собственного сопротивления металла при уменьшении температуры уменьшается, то остальные слагаемые практически не зависят от температуры и поэтому при низких температурах оказывают большое влияние на величину сопротивления.

Вещества, для которых наблюдается явление сверхпроводимости (скачкообразное уменьшение до нуля электрического сопротивления материала при достижении критической температуры близкой к абсолютному нулю), называются сверхпроводниками. Сверхпроводниками являются не менее 27 чистых металлов, кроме того, к настоящему времени получено большое количество сверхпроводящих сплавов и соединений.

Сверхпроводниковые элементы (чистые металлы) по своим физико-химическим свойствам делятся на две группы: так называемые мягкие и жесткие сверхпроводники. Мягкие сверхпроводники характеризуются низкой температурой плавления и отсутствием внутренних напряжений. Для образцов из жестких сверхпроводников характерны значительные внутренние напряжения.

Все сверхпроводниковые материалы по изменению их свойств в магнитном поле можно разделить на две группы: сверхпроводники первого и второго рода.

Также обычно выделяют идеальные и неидеальные сверхпроводники. Например: к идеальным сверхпроводникам второго рода относятся жесткие металлы (ниобий и ванадий), а также сверхпроводниковые сплавы и соединения с размерами неоднородностей не больше атомного ядра. Неидеальные сверхпроводники второго рода – это материалы (сплавы и соединения), имеющие в структуре дефекты или неоднородности, превышающие атомный размер.

Из всех идеальных сверхпроводников первого рода (мягких сверхпроводников) пригодным для изготовления жил сверхпроводящих кабелей может быть только свинец (Тк=7,2 К). Остальные сверхпроводниковые элементы имеют слишком низкую критическую температуру.

Наиболее перспективными для создания сверхпроводящих кабелей являются идеальные и неидеальные сверхпроводники второго рода, а именно ниобий (Тк=9,3 К) и его соединение с оловом Nb3Sn (Тк=18 К).

Характерной особенностью использования сверхпроводников второго рода для жил кабелей является то, что они выполняются в виде либо тонкой фольги (Nb), либо тонкого покрытия (Nb и Nb3Sn) на металлической подложке. Это связано с тем, что глубина проникновения тока в сверхпроводник составляет примерно 10-5 см и это делает нецелесообразным выполнение всего сечения жилы из сверхпроводника (ниобия или Nb3Sn). Кроме того, соединение Nb3Sn обладает недостаточной пластичностью, чтобы из него можно было изготовить гибкую проволоку. Удобнее всего жилы кабеля выполнять в виде медных или алюминиевых труб, по которым может циркулировать хладагент, с нанесением на их поверхность тонкого слоя ниобия или его соединений.

До 90-х годов реализовать явление сверхпроводимости в электротехнических устройствах удавалось лишь с применением жидкого гелия (температура близкая к абсолютному нулю, около 4 К). Однако в 1986 г. была открыта высокотемпературная сверхпроводимость у некоторых керамических материалов, а в 1987 г. критическая температура таких материалов была повышена до 90 К (азотный уровень: 60–80 К). Но пока это не находит широкого практического применения.

 


Дата добавления: 2015-07-10; просмотров: 77 | Нарушение авторских прав






mybiblioteka.su - 2015-2024 год. (0.006 сек.)