Материалы высокой проводимости: серебро

Серебро в нормальных условиях имеет самое малое удельное сопротивление (ρ=0,016 мкОм·м), устойчиво против окисления, хотя химическая стойкость его ниже, чем у других благородных металлов.

Высокие механические свойства серебра (σр≈200 МПа, ∆l/l около 50%) позволяют промышленно изготавливать из него про­водники различного диаметра вплоть до микропроводов диаметром от 20 мкм и менее. Существуют марки особо чистого серебра с со­держанием примесей не более 0,001%. Как проводник, серебро широко используют в виде гальванических покрытий в ответствен­ных ВЧ- и СВЧ-устройствах.

Особенностью серебра является его способность образовывать при вжигании или напылении прочные покрытия на диэлектриках. Это свойство серебра широко используют в производстве конденса­торов, например слюдяных — марок КСО, СГМ, керамических — марок КГК, КОМ и др.

Однако необходимо знать, что при повышенных температурах и влажности атомы серебра склонны мигрировать по поверхности и внутрь диэлектрика, вызывая нарушение работы устройства.

К недостаткам серебра следует отнести также его способность легко образовывать пленки сернистых соединении, имеющих повы­шенное удельное сопротивление, что делает необходимой защиту серебряных покрытий лаками или очень тонкими слоями более стой­кого металла, например палладия.

В чистом виде и в сплавах серебро широко используют также как материал для слаботочных контактов.

Необходимо отметить, что серебро относится к остродефицит­ным материалам.

Материалы высокой проводимости: сверхпроводники и криопроводники

В настоящее время известно более тысячи различных материа­лов, у которых возможен переход в сверхпроводящее состояние. В их число входят чистые металлы, сплавы, интерметаллические соединения, некоторые диэлектрические материалы.

К мягким сверхпроводникам относят чистые металлы, за исключением ниобия, ванадия, теллура. К твердым сверхпроводни­кам - все остальные сверхпроводниковые материалы. Электропро­водность твердых сверхпроводников в большей степени зависит от чистоты материала и совершенства его кристаллической структу­ры, чем мягких сверхпроводников. Возможности практического использования явления сверхпроводимости определяются значения­ми температуры перехода в сверхпроводящее состояние Т_кр и кри­тической напряженности магнитного поля H_кр.

Основным недостатком мягких сверхпроводников является низ­кое значение H_кр., что ограничивает предельные значения токов I_кр, пропускаемых по сверхпроводникам.

К твердым сверхпроводникам в первую очередь относят достаточно обширную группу двух- и трехкомпонентных соединений на основе ниобия и ванадия, имеющих температуру сверхпроводникового перехода в диапазоне 17 - 23К (табл. 5.3).

По технологическим свойствам твердые сверхпроводники делят на две основные группы: 1) достаточно легко обрабатываемые ма­териалы; из них возможно изготовление проволок различных сече­ний (ниобий, сплавы Nb-Ti, V-Ga); 2) хрупкие материалы, с трудом поддающиеся механической обработке; к ним относят, например, интерметаллические соединения Nb₃Sn, Nb₃Ge. Из этих материалов сверхпроводники обычно изготавливают методами порошковой металлургии. Изменение формы таких сверхпроводников после изготовления невозможно.

В качестве криопроводников применяют металлы, высокая про­водимость которых при нормальных условиях широко используется (медь, алюминий, серебро, золото и др.). В первую оче­редь технически выгодно использовать криопроводимость тех ма­териалов, которые обеспечивают наибольшую проводимость при наиболее высоких криогенных температурах. Например, бериллий при температуре сжижения азота (77,4К) обладает в 3,5 раза более высокой удельной проводимостью, чем у меди, в 5 раз - чем у алюминия, и в 18 paз - чем у натрия. Высокие значения у берил­лия в сочетании с безопасностью и сравнительной дешевизной про­цесса охлаждения жидким азотом выдвигают его в число перспек­тивных криопроводников, несмотря на токсичность соединений бериллия и более высокую его стоимость по сравнению с медью и алюминием.

Широкое применение в сильноточных цепях получили конструкции совмещенных сверхпроводииковых и криопроводниковых линий. В этом случае сверхпроводник заключают в оболочку из криопроводника с высокой теплопроводностью например из меди. При нарушении сверхпроводимости резкого перегрева такого проводника проходящим по нему током не происходит за счет достаточно высокой криопроводимости и теплопроводности медной оболочки.