Об открытии новых высокотемпературных сверхпроводников

Об открытии новых высокотемпературных сверхпроводников

За 80 лет, прошедшие после открытия Х. Камерлинг-Оннесом сверхпроводимости, в понимании этого явления многое прояснилось, но и сейчас соображения Оннеса о практическом использовании сверхпроводимости остаются актуальными. В 1911 г. он был поражен, обнаружив, что ртуть, охлажденная до температуры жидкого гелия (4 К, 4 градуса выше абсолютного нуля), полностью теряет электрическое сопротивление. Двумя годами позже им было также установлено, что олово и свинец при 4 К тоже проявляют свойства сверхпроводимости. «Олово и свинец, — писал Оннес, — являются хорошо обрабатываемыми материалами, и поэтому теперь мы можем проводить различные электрические измерения с помощью приборов с нулевым сопротивлением … Необычность такого [сверхпроводящего] состояния ярко проявляется на примере создания сильных магнитных полей с помощью катушек, не имеющих железных сердечников». У железных сердечников два недостатка: они тяжелы и их способность увеличивать магнитное поле вокруг катушки с током ограниченна.

Однако надежда на создание сверхпроводящих магнитов без сердечников не оправдалась, так как сверхпроводящие олово и свинец не способны пропускать достаточно большие токи. Прошло 50 лет, прежде чем исследователи открыли сплавы ниобия и титана, а также ниобия-3 и олова, способные переносить требуемый ток. Но эти сплавы, подобно олову и свинцу, также требуют охлаждения до температуры 4 К с помощью дорогостоящего гелия, что сильно ограничивает их применение. Впоследствии (два года назад) несколько групп в разных странах, вдохновленные открытием специалистов Исследовательской лаборатории фирмы IBM в Цюрихе К. Мюллера и Дж. Беднорца, создали материал из иттрия, бария и оксида меди, который проявляет свойства сверхпроводимости при 90 К. Вслед за этим другие исследователи обнаружили еще два различных семейства медных оксидов, один из которых содержит висмут, а другой — таллий; они становятся сверхпроводниками при температурах в диапазоне от 110 до 120 К.

Полученные высокотемпературные сверхпроводники можно охлаждать до 77 К с помощью доступного и дешевого жидкого азота. Это породило надежду, что сверхпроводники, которые долго считались не экономичными и не практичными, можно будет использовать в определенных областях. Однако многие ранее предполагаемые применения, как, например, в генераторах и моторах, накопителях энергии, в поездах на магнитной подушке, требуют решения тех же проблем, которые были предметом обсуждения еще во времена Оннеса. Так, пока еще не ясно, окажутся ли новые материалы подходящими для практического использования, будут ли они достаточно прочными и гибкими, чтобы из них можно было делать про вода и придавать им другие нужные формы. Не известно также, смогут ли провода из нового материала нести большие токи и работать в сильных магнитных полях. Вообще, насколько перспективными окажутся новые открытия зависит от того, в какой степени они смогут удовлетворить требования технологии в известных областях, а также от того, какие появятся новые, пока не известные, области их применения. Эти последние как раз и могут повлиять на их быстрое развитие. Никто же не предвидел в 1960 г., когда обнаружили способность соединения ниобия-3 и олова, а также ниобия и титана в режиме сверхпроводимости пропускать большие токи в присутствии достаточно сильного магнитного поля, что сверхпроводимость найдет промышленное применение в широко известной сегодня ЯМР-томографии, используемой для медицинской диагностики. Оставив попытки предугадать неизвестное, попробуем с помощью известных технико-экономических характеристик новых сверхпроводников оценить перспективы их применения.

Вас интересуют перистальтические насосы? Загляните на сайт https://vaterpass.ua/peristalticheskie_nasosy.html. Здесь представлена компания vaterpass, где для вас подберут качественные перистальтические насосы.

Автор: Тимур Косенков

Читайте также

Оставить комментарий

Вы можете использовать HTML тэги: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>