超导体和低温导体

已知的 27 种纯金属和超过一千种不同的合金和化合物可以过渡到超导状态。这些包括纯金属、合金、金属间化合物和一些介电材料。

超导体

当温度下降金属的电阻率降低并且在非常低的（低温）温度下，金属的电导率接近绝对零。

1911 年，荷兰科学家 G. Kamerling-Onnes 在将一圈冰冻水银冷却至 4.2 K 时发现，水银环的电阻突然下降到一个非常小的值，无法测量。这种电阻消失，即材料中出现无限导电性称为超导性。

当冷却到足够低的温度水平时能够进入超导状态的材料开始被称为超导体。物质转变为超导状态的临界冷却温度称为超导转变温度或临界转变温度 Tcr。

超导转变是可逆的。当温度上升到 Tc 时，材料恢复到正常（非导电）状态。

超导体的一个特性是，一旦在超导电路中被感应，电流将沿着该电路循环很长时间（数年），其强度不会明显降低，而且不需要从外部额外提供能量。就像永磁体一样，这样的电路会在周围空间中产生磁场.

1933 年，德国物理学家 V. Meissner 和 R. Oxenfeld 证实，超导体在向超导态过渡期间成为理想的抗磁体。因此，外部磁场不会穿透超导体。如果材料向超导状态的转变发生在磁场中，那么磁场就会被“推出”超导体。

已知的超导体具有非常低的临界转变温度 Tc。因此，他们使用超导体的装置必须在液氦冷却条件下运行（氦在常压下的液化温度约为 4.2 DA SE）。这使制造和操作超导材料变得复杂并增加了成本。

除汞外，其他纯金属（化学元素）以及各种合金和化合物也具有超导性。然而，对于大多数金属，如银和铜，如果条件失效，此刻达到的低温会变成超导。

利用超导现象的可能性取决于过渡到超导状态的温度 Tc 的值和磁场的临界强度。

超导材料分为软质和硬质。软超导体包括纯金属，铌、钒、碲除外。软超导体的主要缺点是临界磁场强度值低。

在电气工程中，不使用软超导体，因为它们的超导状态在低电流密度的弱磁场中已经消失。

固体超导体包括具有扭曲晶格的合金。即使在相对高的电流密度和强磁场下，它们也能保持超导性。

固体超导体的性质是在本世纪中叶被发现的，迄今为止，其研究和应用问题一直是现代科学技术最重要的问题之一。

固体超导体具有许多功能：

根据技术性能，固体超导体分为以下几种类型：

超导线通常覆盖有由铜或其他高导电材料制成的“稳定”护套电以及金属的热量，这使得可以避免因温度意外升高而损坏超导体的基材。

在某些情况下，使用复合超导线，其中大量超导材料细丝被包裹在铜或其他非导电材料的实心护套中。

超导薄膜材料具有特殊性能：

超导体用于制造：质量小、尺寸小、效率高的电机和变压器；用于远距离输电的大型电缆线路；特别是低衰减波导；驱动电源和存储设备；电子显微镜的磁透镜；带有印制线路的电感线圈。

以薄膜超导体为基础创造了一些存储设备和自动化元件和计算技术。

来自超导体的电磁线圈使获得磁场强度的最大可能值成为可能。

冷冻探针

一些金属在低温（低温）下可以达到非常小的比电阻 p 值，比常温下的电阻小数百和数千倍。具有这些特性的材料称为低温导体（超导体）。

在物理上，低温导电现象与超导现象并不相似。低温导体在工作温度下的电流密度是常温下电流密度的数千倍，这决定了它们在可靠性和防爆安全性要求较高的大电流电气设备中的应用。

低温导体在电机、电缆等方面的应用与超导体相比具有显着优势。

如果在超导设备中使用液氦，由于沸点较高和廉价的制冷剂——液氢甚至液氮，低温导体的运行得到了保证。这简化并降低了制造和操作设备的成本。但是，有必要考虑使用液氢时出现的技术困难，以一定的成分比例与空气形成爆炸性混合物。

由于低温处理器使用铜、铝、银、金。

来源信息：“电子材料”Zhuravleva L. V.