Надпровідники та кріопровідники

У багатьох металів і сплавів при температурах, близьких до абсолютного нуля, спостерігається різке зменшення питомого електричного опору. Це явище назвали надпровідністю, а температуру, при якій відбувається перехід в надпровідний стан, називають критичною температурою переходу. Вперше надпровідність виявив у ртуті (Тк=4,2 К) голландський фізик К. Камерлінг – Оннес. Фізична природа надпровідності пояснюється сучасною теорією, яка ґрунтується на квантовій механіці.

За видатні результати в дослідженні важливих властивостей надпровідників російським фізикам В. Гінзбургу та О. Абрикосову присуджено Нобелівську премію з фізики за 2003 рік.

Вагомий внесок в дослідження надпровідності, у розробку надчутливих приладів зробили українські фізики з Фізико – технічного інституту низьких температур НАН України (м. Харків).

Кріопровідність – досягнення металами дуже малого значення питомого опору при кріогенних (дуже низьких) температурах (але без переходу в надпровідний стан). Матеріали з особливо сприятливими характеристиками для використання їх кріопровідності називають кріопровідниками.

Кріопровідність, на відміну від надпровідності, - окремий випадок нормальної електропровідності металів в умовах глибокого охолодження. Дуже малий питомий опір кріопровідника дозволяє значно збільшити припустиму густину струму в ньому порівняно із звичайним провідником при нормальній або підвищеній температурі (хоча й обмежено через скінченне значення r). Застосування кріопровідників замість надпровідників в електричних машинах і інших електротехнічних пристроях може мати свої переваги за рахунок застосування дешевшого холодоагенту, здешевлення конструкції і експлуатації.

Вольфрам (W) – надзвичайно важкий, твердий, світло-сірого кольору, найтугоплавкіший метал. Один з найважливіших металічних матеріалів електровакуумної техніки. Застосовується для виготовлення ниток розжарення, електродів, контактів. Завдяки тугоплавкості і великій механічній міцності при підвищених температурах вольфрам можна використовувати при температурах, вищих за 20000С, але лише у високому вакуумі або в атмосфері інертних газів.

Молібден (Mo) – тугоплавкий пластичний сріблястий метал; широко застосовується в електровакуумній техніці при нижчих температурах, ніж вольфрам; а також для виготовлення електричних контактів.

Платина (Pt) – належить до благородних металів; не взаємодіє з киснем, сполуками фтору, кислотами; дуже пластичний метал, витягується в дуже тонкі нитки та стрічки. Використовується в вимірювальних приладах, для виготовлення термопар, а також пасти, що впалюється для створення електродів монолітних керамічних конденсаторів.

Паладій – сріблясто-білий м’який метал, за багатьма властивостями близький до платини і в деяких випадках замінює її; застосовується для нанесення електродів на керамічні конденсатори, для виготовлення контактів, жароміцних твердих припоїв.

Нікель – сріблясто-білий метал, дуже пластичний і ковкий; застосовується в електровакуумній техніці, як компонент ряду магнітних і провідникових сплавів, а також для захисного та декоративного покриття тощо.

Кобальт – метал білого кольору, належить до феромагнетиків, малоактивний хімічно; застосовується як складова багатьох магнітних та жаростійких сплавів, а також сплавів з малим температурним коефіцієнтом лінійного розширення.

Свинець – м’який, ковкий метал сіруватого кольору; на повітрі швидко покривається тонким шаром оксиду PbO, який захищає метал від подальшого окислення. Використовується для виготовлення плавких запобіжників, пластин кислотних акумуляторів, оболонок електричних кабелів, для протигаммарентгенпроменевого захисту, як складова м’яких припоїв.

Свинець та його сполуки отруйні.

Олово - сріблясто-білий метал з чітко вираженою кристалічною будовою; м’який, тягучий метал, з якого можна прокотити тонку фольгу. За звичайних умов стійке до кисню, води. Крім металічного білого олова існує сіре олово – напівпровідник – стійке при температурах, нижчих за 13,20С. Олово застосовується для захисного покриття металів (лудіння), як складова бронз, припоїв та надпровідних сплавів, як електроди в слюдяних конденсаторах (фольга).

Цинк – метал сріблясто-блакитнуватого кольору, котрий одержують металургійними способами і очищують електролітично. Застосовується для захисного покриття (переважно сталевих виробів), як складова латуні і матеріал для електродів гальванічних елементів, для металізації паперу конденсаторів.

Кадмій – важкий, тягучий метал сріблясто-білого кольору, не взаємодіє з повітрям, водою. Застосовується для покриття НВЧ-тракту замість срібла, в виробництві хімічних джерел струму; входить до складу припоїв та бронз.

Пил та пари кадмію отруйні.

Індій - сріблясто-білий м’який метал з температурою плавлення Тпл=1570С. Використовується у виробництві легкоплавких сплавів і припоїв, у напівпровідниковій техніці як акцепторна домішка і контактний матеріал у виробництві транзисторів і напівпровідникових діодів.

Галій – м’який метал сріблясто-білого кольору, що плавиться майже при кімнатній температурі Тпл=29,90С. При звичайній температурі стійкий на повітрі, не взаємодіє з водою. Застосовують в напівпровідниковій техніці як легуючу домішку для германію та кремнію і як складову арсеніду галію GaAs- важливого напівпровідника.

Ртуть - єдиний рідкий метал за звичайних умов, сріблястого кольору, надзвичайно рухливий; легко випаровується навіть при кімнатній температурі. Ртуть, її сполуки та пара дуже отруйні. Завдяки нижчому потенціалу іонізації пара ртуті порівняно зі звичайними та інертними газами застосовується в газорозрядних приладах.

Дата добавления: 2014-01-05