Сверхпроводящие материалы. 
Материаловедение и технология конструкционных материалов. 
Штамповочное и литейное производство

С понижением температуры наблюдается монотонное снижение электрического сопротивления. Вблизи абсолютного нуля у многих металлов и сплавов происходит резкое снижение электрического сопротивления, и они становятся сверхпроводниками (рис. 1.8).

Рис. 1.8. Влияние температуры на электрическое сопротивление R сверхпроводящих материалов (Г_кр — критическая температура перехода).

Сверхпроводимость — способность материалов не оказывать сопротивления электрическому току при температурах ниже характерной для них критической температуры Т_ур.

Из всех чистых металлов, способных переходить в сверхпроводящее состояние, наивысшую критическую температуру перехода имеет ниобий (Т_К[) = 9,2 К). Однако для ниобия характерны низкие значения критического магнитного поля (около 0,24 Тл), что недостаточно для его широкого применения. Хорошим сочетанием критических параметров Т_кр и В_кр (величина, характеризующая магнитную индукцию) отличаются сплавы и интерметаллидные соединения ниобия с цирконием, титаном, оловом и германием. В табл. 1.13 приведены критические параметры сверхпроводящих материалов, представляющих практический интерес.

Сплавы и соединения ниобия переходят в сверхпроводящее состояние при достаточно высоких температурах. Они могут выдерживать довольно сильные магнитные поля и характеризуются высокой плотностью тока.

В настоящее время исследователями ряда стран разработано большое число керамических материалов с переходом при температурах 250 К и даже при комнатной температуре. Значительная часть разработанных материалов характеризуется нестабильностью и большой хрупкостью. Динамика разработок сверхпроводящих материалов представлена на рис. 1.9.

Поиск новых сверхпроводящих материалов продолжается. В перспективе необходимо разработать технологию производства и применения высокотемпературных сверхпроводящих материалов. Наиболее важными областями применения сверхпроводящих материалов являются создание сильных магнитных полей, получение и передача электроэнергии.

Сверхпроводящие магниты используют для исследований в области физики высоких энергий, создания мощных магнитных кольцевых ускорителей частиц и систем управления движением пучков частиц на выходе из ускорителя. Сверхпроводящие магнитные системы применяют в жидководородных пузырьковых.

Рис. 1.9. Динамика разработок сверхпроводящих материалов:

А — металлические материалы; Б — керамика

камерах, в которых по кривизне траекторий от пузырьков вскипающей жидкости определяют знак заряда и импульс пролетающих частиц.

Сверхпроводимость позволяет также решить проблему запаса электроэнергии впрок с выдачей ее при пиковых нагрузках. Индуктивный накопитель энергии представляет собой тороидальный криостат диаметром несколько метров, по виткам обмотки которого практически без потерь циркулирует ток.

Критические параметры сверхпроводящих материалов

Таблица 1.13.