СВЕРХПРОВОДНИКИ

СВЕРХПРОВОДНИКИ,вещества, у к-рых при охлаждении ниже определённой критич. темп-ры Т_кэлектрич. сопротивление падает до нуля, т. е. наблюдаетсясверхпроводимость.За исключением Си, Ag, Au, Pt, щелочных, щелочноземельных и ферромагнитных металлов, большая часть остальных металлич. элементов является С. (см.Металлы).Элементы Si, Ge, Bi становятся С. при охлаждении под давлением. В сверхпроводящее состояние может переходить также неск. сот металлич. сплавов и соединений и нек-рые сильно легированные полупроводники. Следует отметить, что существуют сверхпроводящие сплавы, в к-рых отдельные компоненты или даже все компоненты сплава сами по себе не являются С. Значения Т_кпочти для всех известных С. лежат в диапазоне темп-р существования жидкого водорода и жидкого гелия (темп-pa кипения водородаТ_кип= 20,4 К).

Вторым важнейшим параметром, характеризующим свойства С., является величинакритического магнитного поляН_к, выше к-рого С. переходит в нормальное (несверхпроводящее) состояние. С ростом темп-ры значение Нк монотонно падает и обращается в нуль приТ>=Т_к.Макс, значение Нк = Но, определённое из экспериментальных данных путём экстраполяции к нулю абсолютной температурной шкалы, для ряда С. приведено в таблице.

Самой высокой из известных (1974) Т_кобладает соединение Nb₃Ge, приготовленное по спец. технологии.

Несмотря на то, что принципиальные причины возникновения сверхпроводимости твёрдо установлены, совр. теория не даёт возможности рассчитать значения Т_кили Н_кдля известных С. или предсказать их для нового сверхпроводящего сплава. Однако в результате накопления экспериментального материала был установлен ряд эмпирич. закономерностей, позволяющий определить направление поисков сплавов с высокими Тк и Нк. Важнейшие из этих закономерностей, известные под названием правил Маттиаса (установлены Б. Т. Маттиасом, США, 1955), сводятся к следующему: наибольшаяТ_кнаблюдается у сплавов с числомzвалентных электронов на атом ~3,5,7, причём для каждого г предпочтительней свой тип кристаллич. решётки. Кроме того,Т_крастёт с увеличением объёма и падает с ростом массы атома. По своим магнитным свойствам все С. разделяются на две группы: С. 1-го рода, для к-рых проникновение магнитного поляНв сверхпроводник цилиндрической формы, расположенный вдоль поля, происходит скачком одновременно с появлением электрич. сопротивления приН >=Н_к; С.2-го рода, для к-рых проникновение продольного магнитного поля в аналогич. условиях начинается в значительно меньших полях (до появления сопротивления). Соответственно для С. 2-го рода различают нижнее критич. поле Н_к1, при к-ром начинается проникновение магнитного поля, и верхнее критич. поле Нк₂, при к-ром магнитное поле полностью проникает в объём С., а электрич. сопротивление приобретает значение, характерное для нормального состояния. (В таблице для С. 2-го рода приведены значения Нк₂.) С. 1-го рода являются все чистые сверхпроводящие металлы, за исключением V и Nb, и нек-рые сплавы с низким содержанием одного компонента. Группа С. 2-го рода более многочисленна. Сюда относится большинство соединений с высокими Т_к, таких как V₃Ga, Nb₃Sn, и сплавы с высоким содержанием легирующих примесей.

Температура перехода в сверхпроводящее состояние и критическое магнитное поле для ряда металлов, полупроводников, сплавов

и соединений

Вещество

Критич. темп-ра Тк, К

Критич. поле Но, э

Сверхпроводники

1-го

рода

Свинец

7,2

800

Тантал

4,5

830

Олово

3,7

310

Алюминий

1,2

100

Цинк

0,88

Вольфрам

0,01

1,0

Сверхроводники

2-го рода

Ниобий

9,25

4000

Сплав 65 БТ (Nb-Ti-Zr)

9,7

~100000

Сплав NiTi

9,8

~100000

V3Ga

14,5

~350000

Nb3Sn

18,0

~250000

(Nb₃Al)4Nb₃Ge

20,0

Nb3Ge

GeTe*

0,17

130

SrTiO₃*‘

0,2-0,4

"300

Pb_1,oMo_5,1S₆

"15

"600000

* Выше Т_кэти соединения -полупроводники.1 э= 79,6а/м.

Среди С. 2-го рода выделяют группу жёстких сверхпроводников. Для этих материалов характерно большое количество дефектов структуры (неоднородности состава, вакансии, дислокации и др.), к-рые возникают благодаря спец. технологии изготовления. В жёстких С. движение магнитного потока сильно затруднено дефектами и кривые намагничивания обнаруживают сильныйгистерезис.По тем же причинам в этих материалах сильные постоянные электрич. токи могут протекать без потерь, т. е. без сопротивления, вплоть до близких к Нк₂полей при любой ориентации тока и магнитного поля.

Следует отметить, что в идеальном С., полностью лишённом дефектов (к этому состоянию можно приблизиться в результате длит. отжига сплава), при любой ориентации поля и тока, за исключением продольной, сколь угодно малый ток будет сопровождаться потерями на движение магнитного потока уже приН >Н_к1. Нижнее критич. полеH_K1обычно во много раз меньше Н_К2. Поэтому именно жёсткие С., у которых электрич. сопротивление практически равно нулю вплоть до очень сильных полей, представляют интерес с точки зрения технич. приложений. Их применяют для изготовления обмотокмагнитов сверхпроводящихи др. целей. Существенным недостатком жёстких С. является их хрупкость, сильно затрудняющая изготовление из них проволоки или ленты для обмоток сверхпроводящих магнитов. Особенно это относится к соединениям с самыми высокими значениями Т_киН_ктипа V₃Ga, Nb₃Sn, Pb_1,oMo_5,1S₆. Изготовление сверхпроводящих магнитных систем из этих материалов представляет собой сложную технологич. задачу.

Лит.:Сверхлроводящие материалы. [Сб. ст.], пер. с англ., М., 1965; Металловедение сверхпроводящих материалов, М., 1969.

И. П. Крылов.

сверхпроводники—вещества у которых при охлаждении ниже определнной критической температуры Тк электрическое сопротивление падает до нуля т. е. наблюдается Сверхпроводимость. За исключени...Большая Советская энциклопедия II
сверхпроводники—вещества переходящие в сверхпроводящее состояние притемпературах ниже критической Тк. По магнитным свойствам различаютсверхпроводники го и го рода. К сверхпроводникам отн...Большой энциклопедический словарь II
сверхпроводники—СВЕРХПРОВОДНИКИ вещества переходящие в сверхпроводящее состояние при температурах ниже критической Тк. По магнитным свойствам различают сверхпроводники го и го рода. К св...Большой энциклопедический словарь III
сверхпроводники—СВЕРХПРОВОДНИКИ вещества переходящие в сверхпроводящее состояние при температурах ниже критической Тк. По магнитным свойствам различают сверхпроводники го и го рода. К с...Большой Энциклопедический словарь V
сверхпроводники—вва переходящие в сверхпроводящее состояние при темпpax ниже критической Ткsub. По магн. свойствам различают С. го и го рода. К С. относятся около половины металлов напр....Естествознание. Энциклопедический словарь
сверхпроводники—вещества которые при очень низких температурах теряют электрическое сопротивление и переходят в сверхпроводящее состояние. К ним относятся некоторые металлы свинец алюмин...Начала современного естествознания
сверхпроводники—СВЕРХПРОВОДНИКИ вещества переходящие в сверхпроводящее состояние при температурах ниже критической Тк. По магнитным свойствам различают сверхпроводники го и го рода. К св...Современный энциклопедический словарь
сверхпроводники—вещества у крых при охлаждении ниже определнной критич. темпры Тк электрич. сопротивление падает до нуля т. е. наблюдается сверхпроводимость. За исключением Cu Ag Au Pt щ...Физическая энциклопедия
сверхпроводники—вва в крых при понижении тры до некрой критич. величины Т сsub обнаруживается явление сверхпроводимостиих электрич. сопротивление полностью исчезает. При этом С. ведут се...Химическая энциклопедия
сверхпроводники—СВЕРХПРОВОДНИКИ вещества переходящие в сверхпроводящее состояние при температурах ниже критической Тк. По магнитным свойствам различают сверхпроводники го и го рода. К с...Энциклопедический словарь естествознания