Электротехнические материалы Теория конструктивных материалов

Удельное объемное сопротивление — величина, дающая возможность оценить электрическое сопротивление материала при протекании через него постоянного тока. Величина, обратная удельному объемному сопротивлению, называется удельной объемной проводимостью. Удельное поверхностное сопротивление — величина, позволяющая оценить электрическое сопротивление материала при протекании постоянного тока по его поверхности между электродами

Сверхпроводящая керамика

Следующим радикальным шагом в исследовании сверхпроводимости явилась попытка найти сверхпроводимость в оксидных системах. Смутная идея разработчиков состояла в том, что в системах содержащих вещества с переменной валентностью возможна сверхпроводимость, причем при более высоких температурах. Были исследованы двойные системы, т.е. состоящие из двух разных оксидов. Здесь не удалось найти сверхпроводимость. И только в тройных системах BaO-La2O3-CuO в 1986 г была обнаружена сверхпроводимость при температуре 30-35 К. За эту работу Беднорц и Мюллер получили Нобелевскую премию в следующем, (!!) 1987 г. Интенсивные исследования родственных составов в течение года привели к обнаружению сверхпроводимости в системе BaO-Y2O3-CuO при температуре 90 К.  На самом деле сверхпроводимость получена в еще более сложной системе, формулу которой можно представить как YBa2Cu3O7-d. Значение d для самого высокотемпературного сверхпроводящего материала составляет 0.2. Это означает не только определенное процентное соотношение между исходными окислами, но и уменьшенное содержание кислорода. Действительно, если посчитать по валентностям, то у иттрия - 3, у бария - два, у меди 1 или 2. Тогда у металлов полная валентность составит 10 или 13, а у кислорода - чуть меньше 14. Значит в этой     керамике избыток кислорода относительно стехиометрического соотношения.

Керамику получают по обычной керамической технологии. Как из хрупкого вещества делать провода?  Один из способов, делают суспензию из порошка в подходящем растворителе, затем раствор продавливают через фильеру, подсушивают и сматывают на барабан. Окончательное удаление связки проводят выжиганием, провод готов. Свойства таких волокон: критические температуры  90-82 К, при 100 К r=12 мОм·см, (примерно как у графита), критическая плотность тока 4000 А/м2.

Остановимся на последней цифре. Это значение крайне низко для применения в энергетике. Сравнивая с экономической плотностью тока (~1 А/мм2),  видно, что в керамике плотность тока в 250 раз меньше. Ученые исследовали этот вопрос и пришли к выводу, что во всем виноваты контакты, которые не являются сверхпроводящими. Действительно, в монокристаллах получены плотности тока, достигающие экономической плотности тока. А в последние два-три года получены керамические провода, плотность тока в которых превышает экономическую плотность тока. В 1999 году в Японии введен в пробную эксплуатацию сверхпроводящий кабель, соединяющий две станции метро. Кабель сделан по технологии "сэндвича", т.е. хрупкая керамика в нем находится между двумя слоями упругой и пластичной меди. Изоляцией и одновременно, хладоагентом, является жидкий азот.

Как вы думаете, что является одной из основных проблем работы этого кабеля? Можете догадаться, об этих проблемах раньше говорили применительно к изоляции. Оказывается, диэлектрические потери в таком замечательном диэлектрике, как жидкий азот, подогревают его, что требует постоянной заботы об дополнительном охлаждении.nter> Нaдeжнoсть и экoнoмичнoсть рaбoты электрических aппaрaтoв, мaшин, приборов и элeктрoустaнoвoк в цeлoм зaвисят oт кaчeствa элeктрoтexничeскиx материалов и иx примeнeния, a тaкжe прaвильнoгo выбoрa. O нaзнaчeнии, свoйствax рaзличныx сoврeмeнныx элeктрoтexничeскиx материалов, рaбoтaющим пo элeктрoтexничeским прoфeссиям нужнo знaть o зaвисимoсти этиx свoйств oт дeйствия электрических и мaгнитныx пoлeй.