Благородные металлы. Сверхпроводящие материалы. Металлы и сплавы с высоким удельным сопротивлением, страница 2

σ_ρ = 150МПа,  

Δl/l до 40%.

Высокая пластичность позволяет получать фольгу с толщиной до 0,08 мкм, что в 250 раз тоньше человеческого волоса. Используется как контактный материал и материал для коррозионно-устойчивых покрытий, т.к. обладает стойкостью к образованию оксидных и сернистых пленок при атмосферных условиях при комнатной и более высоких температурах. Тонкие пленки золота применяют в качестве полупрозрачных электродов в фоторезисторах и полупроводниковых фотоэлементах. Из-за плохой адгезии к диэлектрикам в интегральных схемах золото наносится на дополнительный слой хрома. Контакт золото-алюминий образует интерметаллические соединения с повышенным удельным сопротивлением и хрупкостью.

Платина.

Светло-серый пластичный металл, не взаимодействует с кислородом. Обладает хорошими механическими свойствами. Позволяет получать микропровод с диаметром до 1 мкм и тонкую фольгу, ρ = 0,0981мкОм*м. Платина и сплавы высокой твердости используют как контактный материал вжигания контактных площадок электродов на керамических изделиях различного назначения. В электровакуумных измерительных приборах применяют для получения вакуумноплотных спаев. Тонкие нити из платины используют для изготовления подвесок подвижных систем в особо чувствительных приборах (электрометрах). Тонкую проволоку из платины получают методом многократного волочения биметаллической проволоки Pt-Ag с последующим растворением наружного слоя серебра в кислоте HNO₃ (не действует на платину).

Платина в паре со сплавом платина-родий применяется для изготовления термопар для температур ≤1600°С. Наиболее распространены сплавы платины и иридия, которые не окисляются, имеют высокую твердость, низкий механический износ, высокую частоту включений, однако дороги и применяются только в случаях необходимости обеспечения высокой надежности контакта.

Палладий

ρ = 0,11 мкОм*м, 

σ_ρ = 200МПа,  

Δl/l до 40%.

По ряду свойств близок к платине и используется как ее заменитель, т.к. дешевле в 4–5 раз. В отожженном состоянии обладает хорошими механическими свойствами. В палладий при Т = 150 – 300°С может диффундировать водород (в условиях избыточного давления 0,015 – 0,1 МПа).  Водород вновь может выделятся при нагреве до 500°С. Отношение объема поглощенного газа к объему металла может достигать 850. Выделенным из палладия водородом наполняют некоторые типы газоразрядных приборов. Сплавы палладия с серебром и медью применяют как контактные материалы.

Сверхпроводящие материалы

К ним относятся 26 металлов, большинство из которых сверхпроводники 1 рода  с Т_к ≤ 4,2 К. Это  Al, Be, Cd, Ga, Hg, In, Ir, Lo, Mo, Nb, Os, Pd, Pb, Re, Ru, Sn, Tn, Tc, Th, U, W, Ti, Tl, V, Zn, Zr. При увеличении давления сверхпроводящие свойства проявляют еще 13 элементов: Si, Ge, Sb, Se, Te, … и т.д.

Не обладают сверхпроводимостью материалы с хорошей проводимостью при низких температурах (криопроводимостью), такие как Au, Cu, Ag. Низкое удельное сопротивление означает слабое взаимодействие электронов с решеткой, тогда как сверхпроводящее состояние возникает за счет взаимодействия электронов через решеточные фононы, т.е. требует сильного взаимодействия с решеткой.

К сверхпроводящим материалам относятся многие интерметаллиды. Среди них наибольшую Т_к имеют соединения ниобия:

Nb₃Ge                   Т_к = 21 – 24 К

Nb₃Ga                   Т_к = 20 К

Сверхпроводящие свойства отсутствуют в системах с ферромагнетизмом или антиферромагнетизмом.

В диэлектриках и полупроводниках образованию сверхпроводящего состояния мешает низкая концентрация свободных электронов. Однако в материалах с высокой диэлектрической проницаемостью ε силы кулоновского отталкивания между электронами значительно ослаблены и некоторые диэлектрики могут проявлять сверхпроводящие свойства при низкой температуре, например SrTiO₃. Некоторые полупроводники (Ge, Te, CuS, SnTe) могут достигать сверхпроводящего состояния путем легирования. К настоящему времени обнаружен ряд диэлектрических оксидных систем с высоким значением Т_к:

La_2-xBa_xCuO_4-δ (0 < δ < 1)                 Т_к = 35 К,

Tl₂Ba₂Ca₂Cu₃O_x                       Т_к = 125 К.

Сверхпроводники выпускают промышленно в виде проволок и лент для различных целей. Однако их изготовление затруднено плохими механическими свойствами (хрупкость, низкая теплопроводность). Поэтому вместо чистого сверхпроводникового материала создают композиции из двух или нескольких металлов.