Физическая энциклопедия

СВЕРХПРОВОДНИКИ


вещества, у к-рых при охлаждении ниже определённой критич. темп-ры Тк электрич. сопротивление падает до нуля, т. е. наблюдается сверхпроводимость. За исключением Cu, Ag, Au, Pt, щелочных (Li, Na, К и др.), щёлочноземельных (Са, Sr, Ba, Ra) и ферромагнитных (Fe, Co, Ni и др.) металлов, большая часть остальных металлич. элементов явл. С. ((см. МЕТАЛЛЫ) табл. в ст. ). Элементы Si, Ge, Bi становятся С. при охлаждении под давлением. Переход в сверхпроводящее состояние обнаружен также у неск. сот металлич. сплавов и соединений и у нек-рых сильнолегированных ПП. У ряда сверхпроводящих сплавов отд. компоненты или даже все компоненты сами по себе не явл. С. Открыты С.— полимеры (так, у полимера, состоящего из поочерёдно расположенных атомов S и N, Тк »0,34 К). Значения Тк почти для всех известных С. лежат в диапазоне темп-р существования жидкого водорода и жидкого гелия (темп-ра кипения водорода Tкип=20,4 К).
Другой важнейший параметр, характеризующий св-ва С.,— значение критического магнитного поля Нк, выше к-рого С. переходит в нормальное (несверхпроводящее) состояние. С ростом темп-ры значение Hк монотонно падает и обращается в нуль при Т ?Тк. Макс. значение Hк=H0, определённое из эксперим. данных путём экстраполяции к нулю абс. температурной шкалы, для ряда С. приведено в таблице.
Несмотря на то что принципиальные причины возникновения сверхпроводимости твёрдо установлены, совр.теория не даёт возможности рассчитать значения Тк или Hк для известных С. или предсказать их для нового сверхпроводящего сплава. Однако ряд эмпирич. закономерностей — правил Маттиаса (1955) — позволяет определить направление поисков сплавов с высокими Тк и Нк : наибольшая Тк наблюдается у сплавов с числом z валентных эл-нов равным 3, 5, 7 на атом, причём для каждого z предпочтительней свой тип крист. решётки. Кроме того, Тк растёт с увеличением объёма и падает с ростом массы атома.
По магн. св-вам С. разделяются на две группы: С. 1-го и 2-го рода. С. 1-го рода явл. 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 Тк, такие, как V3Ga, Nb3Sn, и сплавы с высоким содержанием легирующих примесей.
Среди С. 2-го рода выделяют группу т. н. жёстких С. Для них характерно большое кол-во дефектов структуры (неоднородности состава, вакансии, дислокации и др.), к-рые возникают благодаря спец. технологии изготовления. В жёстких С. движение магн. потока сильно затруднено дефектами и кривые намагничивания обнаруживают сильный гистерезис. По тем же причинам в этих материалах сильные сверхпроводящие токи могут протекать вплоть до полей, близких к верхнему критич. полю Hк, 2 при любой ориентации тока и магн. 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 магн. потока уже при Н>Нк. 1 (Hк, 1 — нижнее критич. поле). Значение Hк. 1 обычно во много раз меньше Нк, 2. Поэтому именно жёсткие С., у к-рых электрич. сопротивление практически равно нулю вплоть до очень сильных полей, представляют интерес с точки зрения техн. приложений. Их применяют для изготовления обмоток магнитов сверхпроводящих и др. целей. Существенным недостатком жёстких С. явл. их хрупкость, сильно затрудняющая изготовление из них проволок или лент. Особенно это относится к соединениям с самыми высокими значениями Tк и Нк типа V3Ga, Nb3Sn, PbMo6S8; изготовление сверхпроводящих магн. систем из этих материалов — сложная технологич. задача.

Физический энциклопедический словарь. — М.: Советская энциклопедия.Главный редактор А. М. Прохоров.1983.

СВЕРХПРОВОДНИКИ
- вещества, у к-рых при охлаждении нижеопределённой критич. темп-рыТсэлектрич. сопротивлениепадает до нуля, т. е. наблюдаетсясверхпроводимость.За исключениемблагородных (Си, Ag, Au, Pt), щелочных (Li, Na, К и др.), щёлочноземельных(Be, Mg и др.) и ферромагнитных (Fe, Co, Ni) металлов, б. ч. остальныхметаллич. элементов является С. (см. табл. в ст.Металлы).ЭлементыSi, Ge, Bi, Те становятся С. при охлаждении под давлением. Переход в сверхпроводящеесостояние обнаружен у неск. сотен металлич. сплавов и соединений и у нек-рыхсильнолегированных полупроводников.Ряд сверхпроводящих сплавовсостоит из компонент, не являющихся С. Открытыорганические сверхпроводникии полимеры, напр. (SN)X,Тс=0,34 К. Тсв силу историч. причин С. делятся на классические, Тс< 30 К, и высокотемпературные С. (ВТСП)с характерными значениямиТс~ 100 К (см.Оксидныевысокотемпературные сверхпроводники).

Наряду с потерей сопротивления важнейшим свойством С. является вытеснениемагн. поля из массивного образца (Мейснера эффект).В силу этоговсе С. являютсядиамагнетиками.Слабое магн. поле проникает лишьв тонкий поверхностный слой и менее. По своему поведению в магн. поле С. делятся на две группы: С.1-го и 2-го рода. В С. 1-го рода проникновение магн. поля в глубь образцаи восстановление сопротивления происходят в определённом критич. полеНс.При С.1-го рода переходит в нормальное - несверхпроводящее состояние. В С. 2-города проникновение магн. поля (в виде вихревых нитей, т. е. вихрей сверхпроводящеготока, каждый из к-рых несётквант магнитного потока)начинаетсяв ниж. критич. полеНС1и заканчивается в верхнемНС2.Электрич. сопротивление восстанавливается в осн. вблизиНС2.При веществостановится полностью нормальным (см. такжеКритическое магнитное поле,

С ростом темп-ры значения всех критич. магн. полей монотонно падаюти обращаются в нуль приТ = Тс.Макс. значенияНс=Н0(илиНС2=Н0),определённые из эксперим. данных путём экстраполяции кТ = 0,для нек-рых С. приведены в табл.

Предельная величина постоянного электрич. тока, протекающего в С. бездиссипации энергии, наз.критическим током IС.В массивномС. 1-го рода величинаIСопределяется током, создающимна поверхности С. поляНС.В С. 2-го рода значениеIСопределяется образованием и движением вихревых токов.

Все чистые металлы, за исключением V и Nb, и нек-рые сплавы с низкимсодержанием одного компонента являются С. 1-го рода. Группа С. 2-го родагораздо многочисленнее. Сюда относятся классические С. с высокими значениямиТси ВТСП.

Среди С. 2-го рода выделяют группу т. н. жёстких С. Для них характернобольшое кол-водефектовструктуры (неоднородности состава,вакансии, и др.), к-рые возникают благодаря спец. технологии изготовления. намагничиванияобнаруживают сильныйгистерезис.В этих материалахсильные сверхпроводящие токи (плотностью до 105- 106А/см2) могут протекать вплоть до полей, близких к верхнему критич. НС2при любой ориентации тока и магн. поля. В идеальномС. 2-го рода, полностью лишённом дефектов (к этому состоянию можно приблизитьсяв результате длительного отжига сплава), при любой ориентации поля и тока, Н > НС1. ТакиеС. 2-го рода наз. мягкими. ЗначениеНС1обычно во многораз меньшеНС2. Поэтому именно жёсткие С., у к-рых электрич. сверхпроводящих магнитов и др. целей. Существ. недостаткомжёстких С. является их хрупкость, сильно затрудняющая изготовление из нихпроволок или лент. Особенно это относится к классич. соединениям с самымивысокими значениямиТСиНСтипа V3Ga,Nb3Sn, PbMo6S8. Изготовление сверхпроводящихмагн. систем из этих материалов - сложная технол. задача.

Огромные значения критич. полейН0для ВТСП, определённыепутём экстраполяции результатов измерений при высоких темп-pax, открываютпринципиально новые перспективы использования этих материалов, однако техн.Лит.:Сверхпроводящие материалы. Сб. ст., пер. с англ., М., 1965;Металловедение сверхпроводящих материалов, М., 1969; Физико-химия сверхпроводников, И. П. Крылов.

Физическая энциклопедия. В 5-ти томах. — М.: Советская энциклопедия.Главный редактор А. М. Прохоров.1988.


  1. сверхпроводники—СВЕРХПРОВОДНИКИ вещества у крых при охлаждении ниже определнной критич. темпры Ткsub электрич. сопротивление падает до нуля т. е. наблюдается сверхпроводимость. iЗа исклю...Большая советская энциклопедия
  2. 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
  3. 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
  4. 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
  5. 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
  6. 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
  7. 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
  8. 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
  9. 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
  10. 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