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.