Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

ФГБОУ ВПО «Марийский государственный университет»

Электроэнергетический факультет

Кафедра Электромеханики

Специальность: 140400.62 Электроснабжение

РЕФЕРАТ по учебной практике

на тему: Сверхпроводниковые материалы: свойства и применение

Вариант №30

Проверила: канд. физ.-мат. наук, доцент В.Т. Сидорова

Студент: группы ЭЭ-21 Ананьев С.В.

Йошкар-Ола, 2012

Содержание

Перечень сокращений

Введение

1. История открытия

2. Сверхпроводники

2.1 Свойства проводников

2.1.1 Нулевое электрическое сопротивление или сверхпроводимость

2.1.2 Фазовый переход в сверхпроводящее состояние

2.1.3 Эффект Мейсснера

2.1.4 Изотопический эффект

2.1.5 Эффект Джозефсона

2.1.6 Момент Лондона

3. Теории, касающиеся сверхпроводимости

3.1 Магнитно-вихревая теория

3.2 Квантово-механическая теория

4. Использование сверхпроводников

Заключение

Список литературы

сверхпроводник фазовый электрический сопротивление

Перечень сокращений

ВТСП - высокотемпературный сверхпроводник

ЛЭП - линии электропередач

НТСП - низкотемпературный сверхпроводник

СКВИД - сверхпроводящее квантовое интерференционное устройство

Введение

Впервые гелий был ожижен в 1908 г. Хайке Камерлинг-Оннесом в Лейденском университете, и с того времени стало возможным изучать физические явления при температурах лишь на несколько градусов выше абсолютного нуля (точка кипения гелия при атмосферном давлении 4,2К). Одно из направлений исследований касалось зависимости сопротивления металлов от температуры. [5]

Чуть более 10 лет назад в средствах массовой информации стали упоминаться такие понятия как "сверхпроводимость", " высокотемпературная сверхпроводимость", "низко - температурная сверхпроводимость" термины, которые ранее обычно употребляли только специалисты - физики. Сообщалось о революционном научном открытии, о прорыве в микроэлектронике и наступлении новой эры в техническом развитии общества.

Почему было уделено тогда, и тем более сегодня, такое внимание явлению, известному ученым и специалистам уже десятки лет, но с которым большинство людей сталкивались разве что в произведениях писателей-фантастов? В чем суть этого явления, и какие оно сулит перспективы? Чтобы ответить на эти вопросы, обратимся к истории открытия сверхпроводимости и поясним основные понятия, связанные с ним.

1. История открытия

Сверхпроводимость -- вещь странная и, в некоторой мере, даже противоречащая здравому смыслу. Когда электрический ток течет по обычному проводу, то, в результате наличия у провода электрического сопротивления, ток совершает некую работу, направленную на преодоление этого сопротивления со стороны атомов, в результате чего выделяется тепло. При этом каждое соударение электрона -- носителя тока -- с атомом тормозит электрон, а сам атом-тормоз при этом разогревается -- вот почему спираль электрической плитки становится такой красной и горячей. Всё дело в том, что спираль обладает электрическим сопротивлением, и, вследствие этого, при протекании по ней электрического тока, выделяет тепловую энергию

В 1911 году нидерландский физик-экспериментатор Хейке Камерлинг Оннес (Heike Kammerlingh Onnes, 1853-1926) сделал удивительное открытие. Погрузив провод в жидкий гелий, температура которого составляла не более 4° выше абсолютного нуля (который, напомним, составляет -273°С по шкале Цельсия или -460°F по шкале Фаренгейта), он выяснил, что при сверхнизких температурах электрическое сопротивление падает практически до нуля. Почему такое происходит, он, собственно, не мог даже, и догадываться, но факт оказался налицо. При сверхнизких температурах электроны практически не испытывали сопротивления со стороны атомов кристаллической решетки металла и обеспечивали сверхпроводимость [5].

2. Сверхпроводники

Сверхпроводники - это вещества, электрическое сопротивление которых при понижении температуры до определенного значения (температура сверхпроводимости) становится равным нулю. Свойствами сверхпроводников обладают некоторые металлы, несколько сотен сплавов и соединений металлов, некоторые сильно легированные полупроводники. Причем отдельные металлы, входящие в сверхпроводниковые сплавы и соединения, могут сами по себе и не являться сверхпроводниками.

Интересно, что хорошие проводники (медь, серебро, золото) не обладают свойствами сверхпроводимости. Диэлектрики и полупроводники (за исключением высоколегированных) не обладают также свойствами сверхпроводимости из-за малого количества свободных электроном.

В зависимости от характера изменения своих свойств, при влиянии магнитного поля сверхпроводники разделяют на два типа: I и II рода. Сверхпроводники I рода при действии на них магнитного поля определенной критической напряженности переходят в сверхпроводящее состояние скачкообразно. Сверхпроводники II рода наоборот - переходят постепенно [2].

2.1 Свойства сверхпроводников

2.1.1 Нулевое электрическое сопротивление или сверхпроводимость

Эффект сверхпроводимости состоит в исчезновении электрического сопротивления при конечной, отличной от О⁰ К, температуре (критическая температура - Т_к).

Открытие Камерлинга-Оннеса повлекло исследования разных веществ - сверхпроводников и их свойств. Были отмечены резкая аномалия магнитных, тепловых и ряда других свойств, так что правильнее говорить не только о сверхпроводимости, а об особом, наблюдаемом при низких температурах состоянии вещества.

Сейчас выявлена целая группа веществ - сверхпроводников (В 1975 их было >500). Самой высокой критической температурой среди чистых веществ обладает ниобий (Т_к=9,22⁰ К), а наиболее низкой - иридий (Т к = 0,140⁰ К).

Сложное соединение, синтезированное в 1967 г., сохраняет сверхпроводимость до 20,1⁰ К, в 1973 г. рекорд равнялся 22,3⁰ К.

Критическая температура зависит не только от химического состава вещества, но и от структуры самого кристалла. Например, серое олово является полупроводником, а белое олово- металлом, способным к тому же при температуре, равной 3,72⁰ К, переходить в сверхпроводящее состояние.

Бериллий-сверхпроводник в виде тонкой пленки. Некоторые вещества становятся сверхпроводниками при высоком давлении (Ва с Т к=5⁰ К под давлением ~ 150 кбар).

Из всего следует вывод, что сверхпроводимость представляет собой коллективный эффект, связанный со структурой всего образца.

Переход металла в сверхпроводящее состояние и обратно происходит при тех значениях температуры и напряженности магнитного поля, которые соответствуют точкам на кривой зависимости Н к от температуры (рис 1.)

Учитывая обратимость перехода и различие свойств металла в сверхпроводящем и нормальном состояниях, этот переход можно рассматривать как фазовый переход между двумя различными состояниями одного и того же вещества: n-фазой (нормальное состояние) и s-фазой (сверхпроводящее состояние) [4].

2.1.2 Фазовый переход в сверхпроводящее состояние

Фазовый переход (фазовое превращение), в широком смысле - переход вещества из одной фазы в другую при изменении внешних условий -- температуры, давления, магнитных и электрических полей и т. д.; в узком смысле -- скачкообразное изменение физических свойств при непрерывном изменении внешних параметров. Различие двух трактовок термина «Фазовый переход» видно из следующего примера. Переход вещества из газовой фазы в плазменную в узком смысле слова не является фазовым переходом, т. к. ионизация газа происходит постепенно, но в широком смысле -- это фазовый переход. Рассмотрим фазовый переход в узком смысле. Различают фазовые переходы двух родов. При фазовом переходе 1-го рода скачком меняются такие термодинамические характеристики вещества, как плотность, концентрация компонентов; в единице массы выделяется или поглощается вполне определённое количество теплоты, называемое теплотой фазового перехода. При фазовом переходе 2-го рода некоторая физическая величина, равная нулю с одной стороны от точки перехода, постепенно растёт (от нуля) при удалении от точки перехода в другую сторону, при этом плотность изменяется непрерывно, теплота не выделяется и не поглощается. Фазовые переходы 1 рода -- широко распространённое в природе явление. К ним относятся: испарение и конденсация, плавление и затвердевание, сублимация и конденсация в твердую фазу, некоторые структурные переходы в твердых телах. В чистых сверхпроводниках достаточно сильное магнитное поле вызывает фазовый переход из сверхпроводящего в нормальное состояние. К фазовым переходам 2-го рода относятся: переход парамагнетик -- ферромагнетик, сопровождаемый появлением макроскопического магнитного момента; переход парамагнетик -- антиферромагнетик, сопровождаемый появлением антиферромагнитного упорядочения; переход параэлектрик -- сегнетоэлектрик с появлением самопроизвольной (спонтанной) поляризации вещества; переход металлов и сплавов из нормального в сверхпроводящее состояние, переход 3Не и 4Не в сверхтекучее состояние и т. д.

Температурный интервал перехода в сверхпроводящее состояние для чистых образцов не превышает тысячных долей Кельвина и поэтому имеет смысл определённое значение Т_с -- температуры перехода в сверхпроводящее состояние. Эта величина называется критической температурой перехода. Ширина интервала перехода зависит от неоднородности металла, в первую очередь -- от наличия примесей и внутренних напряжений. Известные ныне температуры Т_с изменяются в пределах от 0,0005 К у магния(Mg) до 23,2 К у интерметаллида ниобия и германия (Nb₃Ge, в плёнке) и 39 К у диборида магния (MgB₂) у низкотемпературных сверхпроводников (Т_с ниже 77 К, температуры кипения жидкого азота), до примерно 135 К у ртутьсодержащих высокотемпературных сверхпроводников. В настоящее время фаза HgBa₂Ca₂Cu₃O_8+d (Hg?1223) имеет наибольшее известное значение критической температуры -- 135 К, причем при внешнем давлении 350 тысяч атмосфер температура перехода возрастает до 164 К, что лишь на 19 К уступает минимальной температуре, зарегистрированной в природных условиях на поверхности Земли. Таким образом, сверхпроводники в своём развитии прошли путь от металлической ртути (4.15 К) к ртутьсодержащим высокотемпературным сверхпроводникам (164 К) (Рисунок 1).

Рисунок 1 График роста рекордных значений Тс

2.1.3 Эффект Мейсснера

В 1933 г. Мейсснером было открыто одно из параметров сверхпроводников (эффект Мейсснера). Оказалось, что магнитное поле не проникает в толщу сверхпроводящего эталона. Если этот эталон при температурах более больших, чем Тк, то в нем, как и во всяком обычном сплаве, помещенном во внешнем поле. Напряженность будет хорошей от нуля. Не выключая внешнего магнитного поля, начнем равномерно понижать температуру. Тогда окажется, что в момент перехода в сверхпроводящее
состояние магнитное поле втолкнется из эталона и станет справедливым равенство В = 0 (В - магнитная индукция, равная, по определению, средней напряженности магнитного поля в веществе). При включении внешнего поля Н в веществе возникает хорошая от нуля индукция В, равная В= 1Н. Коэффициент и именуется магнитной проницаемостью вещества. При электрический ток, собственное магнитное поле которого противоположно приложенному полю. Что в итоге и приводит к нулевому значению индукции в толще эталона [1].

Идеальный диамагнетизм сверхпроводников значит возможность протекания поверхностного стационарного тока, не испытывающего электрического сопротивления.

Наличие сопротивления привело бы к тепловым потерям и в отсутствие электрического поля - к быстрому затуханию тока. Эффект Мейснера и явление сверхпроводимости, т.е. полное отсутствие сопротивления, тесновато соединены меж собой и являются следствием общей закономерности, которую и установила теория сверхпроводимости.

Довольно мощное магнитное поле при данной температуре разрушает сверхпроводящее состояние вещества. При действии на сверхпроводник магнитного поля температура Тс снижается. Магнитное поле с напряженностью Нс, которое при данной температуре вызывает переход вещества из сверхпроводящего состояния в обычное, именуется критическим полем.

Таким образом, сплав можно перевести из сверхпроводящего состояния, воздействуя на сверхпроводник магнитным полем (Рисунок 2). Тем не менее, был найден класс веществ, сохраняющих свойство сверхпроводимости в массивных магнитных полях и при мощных токах.

Рисунок 2 Эффект Мейснера в шаре из сверхпроводника: при Т>Тс (шар в «нормальном» состоянии) силовые линии магнитного поля проникают в сверхпроводник; при Т<Тс (шар в сверхпроводящем состоянии) магнитное поле полностью выталкивается из шара

2.1.4 Изотопический эффект

В 1950 г. Максвелл, Рейндолс при исследовании ртути открыли, что сверхпроводимость возникает при содействии электронов с решеткой кристалла. Электроны проводимости движутся в сверхпроводнике беспрепятственно - без “трения” об узлы кристаллической решетки. В сверхпроводниках возникает взаимное притяжение электронов с образованием электронных пар.

Электрон проводимости е притягивает к себе ион I кристаллической решетки, смещая его из положения равновесия. При этом меняется электрическое поле в кристалле - ион I создает электрическое поле, действующее на электроны проводимости, в том числе и на электрон e1.Взаимодействие е1 и е2 осуществляется с помощью кристаллической решетки. Смещение иона под действием электрона приводит к тому, что электрон оказывается окруженным “облаком” положительного заряда, превышающего собственный отрицательный заряд электрона. Электрон совместно с этим “облаком” имеет суммарный положительный заряд и притягивается к другому электрону. Интересно, что конкретно взаимодействие электронов с решеткой кристалла ответственно за появление сопротивления. При определенных условиях оно приводит к его отсутствию, то есть эффекту сверхпроводимости. Так было раскрыто объяснение сверхпроводимости.

В 1957 г. Бардином, Купером, Шриффером была построена теория сверхпроводящего состояния [3].

2.1.5 Эффект Джозефсона

Остановимся еще на одном удивительном эффекте, который послужил основой для применения сверхпроводников в системах связи, в электронике, информатике, приборостроении. В 1962 г. Брайан Джозефсон, тогда еще студент-дипломник Кембриджского университета, буквально "на кончике пера" предсказал замечательное явление в сверхпроводниках. Опираясь на чисто теоретический анализ, он пришёл к выводу, что сверхпроводящий ток, определяемый парами электронов, может протекать, или "туннелизировать" через пленку изолятора, разделяющую два сверхпроводника, если толща её незначительна. Он предсказал два явления, которые вскоре были подтверждены экспериментально и называются теперь "эффектами Джозефсона", а область контакта двух сверхпроводников называют "джозефсоновским переходом". С течением времени устройства на основе джозефсонофских переходов нашли широчайшее применение в сверхпроводниковой электронике, а сам Б. Джозефсон был удостоен Нобелевской премии.

Такой эффект наблюдается, если между двумя сверхпроводниками создать достаточно тонкую прослойку из изолятора, полупроводника или металла в нормальном состоянии либо соединить их очень узким и коротким перешейком (пленочный мостик или точечный контакт), либо нанести поперёк тонкой сверхпроводящей пленки узкую полоску "нормального металла", словом, создать структуру из слабосвязанных сверхпроводников (Рисунок 3,а). Эффект, называемый "стационарным эффектом Джозефсона", заключается в том, что ток, пропускаемый через переход, течет, не создавая падения напряжения на переходе, т. е. он содержит сверхпроводящую компоненту. Если величина пропускаемого тока превышает некую критическую величину, переход обретает активное сопротивление и индуктивность и, следовательно, на нем возникает разность потенциалов. Для этого случая Джозефсон предсказал еще более удивительный эффект: при появлении постоянного напряжения U через переход должен протекать высокочастотный ток, излучающий электромагнитные волны с частотой в десятки и сотни гигагерц. Этот эффект зарегистрирован несколько позднее и получил название "нестационарного эффекта Джозефсона".

Рисунок 3 Джозефсоновский эффект: а) джозефсоновский переход; б) СКВИ Д из двух джозефсоновских переходов, соединенных параллельно в сверхпроводящей петле

Обнаружение высокочастотного излучения радиоволн при нестационарном эффекте Джозефсона открыло широкие возможности его использования в радиоэлектронике. Но на практике реализовать такие устройства оказалось сложно, так как сверхвысокочастотное излучение трудно вывести наружу из перехода, находящегося в жидком гелии, да и мощность излучения для этого слишком мала - триллионные доли ватта. Однако в настоящее время джозефсоновские переходы успешно используют в качестве самых чувствительных приемников электромагнитного излучения в миллиметровом и субмиллиметровом диапазонах длин волн. С помощью таких приемников, установленных на радиотелескопах, исследуется удаленные источники радиоизлучения Вселенной. Они нашли применение, в частности, на радиотелескопах в России и позволили на порядок повысить чувствительность приемных систем.

2.1.6 Момент Лондона

Вращающийся сверхпроводник генерирует магнитное поле, точно выровненное с осью вращения, возникающий магнитный момент получил название «момент Лондона». Он применялся, в частности, в научном спутнике «Gravity Probe B», где измерялись магнитные поля четырёх сверхпроводящих гироскопов, чтобы определить их оси вращения. Поскольку роторами гироскопов служили практически идеально гладкие сферы, использование момента Лондона было одним из немногих способов определить их ось вращения [6].

3. Теории, касающиеся сверхпроводимости

3.1 Магнитно-вихревая теория

Когда сверхпроводник попадает в магнитное поле, это поле проникает в него в виде тонких потоков, называемых вихрями (Вихри Абрикосова). Вокруг каждого такого вихря возникают электрические токи. Эти вихри тиражируют себя и рассеиваются, когда температура материала возрастает. Поскольку вихри имеют тенденцию прикрепляться к длинным тонким отверстиям в материале, называемым призматическими дефектами, исследователи предположили, что вихри будут вести себя иначе при наличии таких дефектов. И они выяснили: когда вихрей больше, чем отверстий, вихри начинают рассеиваться в два этапа вместо одного, так как температура повышается.

Если удастся задержать процесс рассеивания вихревых потоков, то будет возможно добиться эффекта сверхпроводимости при более высоких температурах [1].

3.2 Квантово-механическая теория

Квантово-механическая теория сверхпроводимости (теория БКШ) рассматривает это явление как сверхтекучесть бозе-эйнштейновского конденсата куперовских пар электронов в металле с присущим сверхтекучести отсутствием трения. Электроны проводимости движутся в сверхпроводнике беспрепятственно -- без «трения» о неоднородности кристаллической решетки. Основная особенность сверхпроводников заключается в том, что в них возникает взаимное притяжение электронов с образованием электронных пар (так называемые куперовские пары). Причиной этого притяжения является дополнительное к кулоновскому отталкиванию взаимодействие между электронами, осуществляемое под воздействием кристаллической решётки и приводящее к притяжению электронов.

В квантовой теории металлов притяжение между электронами (обмен фононами) связывается с возникновением элементарных возбуждений кристаллической решётки. Электрон, движущийся в кристалле и взаимодействующий с другим электроном посредством решётки, переводит её в возбуждённое состояние. При переходе решётки в основное состояние излучается квант энергии звуковой частоты -- фонон, который поглощается другим электроном. Притяжение между электронами можно представить как обмен электронов фононами, причём притяжение наиболее эффективно, если импульсы взаимодействующих электронов противоположно направлены.

Возникновение сверхпроводящего состояния вещества связано с возможностью образования в металле связанных пар электронов (куперовских пар). Оценка показывает, что электроны, образующие пару, находятся друг от друга на расстояниях порядка ста периодов кристаллической решётки. Вся электронная система сверхпроводника представляет собой сплочённое образование, простирающееся на громадные по атомным масштабам расстояния.

Если при сколь угодно низких температурах кулоновское отталкивание между электронами преобладает над притяжением, образующим пары, то вещество (металл или сплав) сохраняет обычные свойства. Если же при температуре Т_c силы притяжения преобладают над силами отталкивания, то вещество переходит в сверхпроводящее состояние.

Важнейшей особенностью связанного в пары коллектива электронов в сверхпроводнике является невозможность обмена энергией между электронами и решёткой малыми порциями, меньшими, чем определенная энергия. Это означает, что при движении электронов в кристаллической решётке не изменяется энергия электронов и вещество ведёт себя как сверхпроводник с нулевым удельным сопротивлением. Квантово-механическое рассмотрение показывает, что при этом не происходит рассеяния электронных волн на тепловых колебаниях решётки или примесях. А это и означает отсутствие электрического сопротивления.

Для того чтобы разрушить состояние сверхпроводимости, необходима затрата определенной энергии. При температуре Т = Т_c происходит нарушение связанных состояний электронных пар, прекращается притяжение между электронами и состояние сверхпроводимости исчезает [5].

4. Использование сверхпроводимости

С 1911 по 1986 было исследовано очень много сверхпроводящих металлов и сплавов, но наивысшая измеренная температура перехода составляла 23,2 К. Для охлаждения до такой температуры требовался дорогостоящий жидкий гелий (4Не). Поэтому наиболее успешные применения сверхпроводимости оставались на уровне лабораторных экспериментов, для которых не требуется больших количеств жидкого гелия. В конце 1986 К. Мюллер (Швейцария) и Й. Беднорц (Германия), работая в исследовательской лаборатории IBM в Цюрихе, обнаружили, что керамический проводник, построенный из атомов лантана, бария, меди и кислорода, имеет температуру перехода в сверхпроводящее состояние, равную 35 К. Вскоре исследовательские группы в разных странах мира изготовили керамические материалы с температурой перехода от 90 до 100 К, которые способны оставаться сверхпроводниками (2-го рода, см. выше) в магнитных полях до 200 кГс. Керамические сверхпроводники весьма перспективны в плане крупномасштабных применений, главным образом по той причине, что их можно изучать и использовать при охлаждении сравнительно недорогим жидким азотом [5].

Лабораторные применения. Первым промышленным применением сверхпроводимости было создание сверхпроводящих магнитов с высокими критическими полями. Доступные сверхпроводящие магниты позволили получить к середине 1960-х годов магнитные поля выше 100 кГс даже в небольших лабораториях. Ранее создание таких полей с помощью обычных электромагнитов требовало очень больших количеств электроэнергии для поддержания электрического тока в обмотках и огромного количества воды для их охлаждения. Следующее практическое применение сверхпроводимости относится к технике чувствительных электронных приборов. Экспериментальные образцы приборов с контактом Джозефсона могут обнаруживать напряжения порядка 10-15 Вт. Магнитометры, способные обнаруживать магнитные поля порядка 10-9 Гс, используются при изучении магнитных материалов, а также в медицинских магнитокардиографах. Чрезвычайно чувствительные детекторы вариаций силы тяжести могут применяться в различных областях геофизики. Техника сверхпроводимости и особенно контакты Джозефсона оказывают все большее влияние на метрологию. С помощью джозефсоновских контактов создан стандарт 1 В. Был разработан также первичный термометр для криогенной области, в которой резкие переходы в некоторых веществах используются для получения реперных (постоянных) точек температуры. Новая техника используется в компараторах тока, для измерений радиочастотной мощности и коэффициента поглощения, а также для измерений частоты. Она применяется также в фундаментальных исследованиях, таких, как измерение дробных зарядов атомных частиц и проверка теории относительности. Сверхпроводимость будет широко использоваться в компьютерных технологиях. Здесь сверхпроводящие элементы могут обеспечивать очень малые времена переключения, ничтожные потери мощности при использовании тонкопленочных элементов и большие объемные плотности монтажа схем. Разрабатываются опытные образцы тонкопленочных джозефсоновских контактов в схемах, содержащих сотни логических элементов и элементов памяти.

Промышленные применения. Наиболее интересные возможные промышленные применения сверхпроводимости связаны с генерированием, передачей и использованием электроэнергии. Например, по сверхпроводящему кабелю диаметром несколько дюймов можно передавать столько же электроэнергии, как и по огромной сети ЛЭП, причем с очень малыми потерями или вообще без них. Стоимость изготовления изоляции и охлаждения криопроводников должна компенсироваться эффективностью передачи энергии. С появлением керамических сверхпроводников, охлаждаемых жидким азотом, передача электроэнергии с применением сверхпроводников становится экономически очень привлекательной. Еще одно возможное применение сверхпроводников - в мощных генераторах тока и электродвигателях малых размеров. Обмотки из сверхпроводящих материалов могли бы создавать огромные магнитные поля в генераторах и электродвигателях, благодаря чему они были бы значительно более мощными, чем обычные машины. Опытные образцы давно уже созданы, а керамические сверхпроводники могли бы сделать такие машины достаточно экономичными. Рассматриваются также возможности применения сверхпроводящих магнитов для аккумулирования электроэнергии, в магнитной гидродинамике и для производства термоядерной энергии. Инженеры давно уже задумывались о том, как можно было бы использовать огромные магнитные поля, создаваемые с помощью сверхпроводников, для магнитной подвески поезда (магнитной левитации). За счет сил взаимного отталкивания между движущимся магнитом и током, индуцируемым в направляющем проводнике, поезд двигался бы плавно, без шума и трения и был бы способен развивать очень большие скорости. Экспериментальные поезда на магнитной подвеске в Японии и Германии достигли скоростей, близких к 300 км/ч.[3]

Таблица 1

Сферы применения сверхпроводимости

Заключение

Достижения в области сверхпроводимости являются ключевыми для энергетики, электроники, физики высоких энергий, воздушного, наземного и морского транспорта, космонавтики, медицины и многих других областей. Успешное использование прикладной сверхпроводимости может стать одним из главных ответов на возникающие потребности общества. Оно приобретает даже более важное значение, чем развитие возобновляемых источников энергии: солнечной, геотермальной, атомной, а также энергии воды и ветра. Что уж тут говорить о не возобновляемых источниках энергии, которые рано или поздно иссякнут. Более того, сверхпроводимость опосредованно найдет свое применение и во многих гуманитарных областях.

В заключение отметим, что еще в 2001 г К.Х. Рознер сделал прогноз по поводу применения низкотемпературных и высокотемпературных сверхпроводников в ближайшие десятилетия. Из него следовало постепенное сравнительное увеличение использования высокотемпературной сверхпроводимости над низкотемпературной, вызванное преимуществами работы ВТСП устройств при более высоких температурах эксплуатации, что обеспечивает соответствующее понижение финансовых и технологических затрат. При этом, однако, предполагалось сохранение преимуществ низкотемпературных сверхпроводящих металлов и сплавов, обусловленных их гораздо меньшей дефектностью по сравнению с хрупкой оксидной структурой ВТСП. Прошедшее десятилетие показало, что пока еще ВТСП изделия остаются слишком дорогими для практики, и лишь немногие образцы (например, токовводы и томографы) являются конкурентоспособными.

Список литературы

1. Боронин, В.Н., Коровкин Н.В., Кузнецов И.Ф. Теоретические основы электротехники: Электромагнитные характеристики сверхпроводников/ В.Н. Боронин, Н.В. Коровкин, И.Ф. Кузнецов. СПб.: СПбГПУ. 2003.

2. Зеликман, М.А. Физика конденсированного состояния вещества. Основы физики сверхпроводников/ М.А. Зеликман. СПб.: Изд-во СПбГПУ. 2002.

3. Матвеев, А.Н. Электричество и магнетизм/ А.Н. Матвеев. М.: «ОНИС 21 век». 2005.

4. Мейлихов, Е.З. Общая физика сверхпроводников/ Е.З. Мейлихов. М.: МФТИ. 2003.

5. Павлов, Ю.М. Сверхпроводимость/ Ю. М. Павлов, В. А. Шугаев. М.: МЭИ. 1988.

6. Ципенюк, Ю.М. Физические основы сверхпроводимости/ Ю.М. Ципенюк. М.: МФТИ. 2003.

Размещено на Allbest.ru