Новые сверхпроводники характеризуются очень большим значением критического магнитного поля Нc, предположительно более 1000 кЭ. Практически измерить эту величину пока затруднительно, так как максимальное поле ~ 600 кЭ было создано с использованием гелиевого сверхпроводника PbMo6S8. Однако керамические сверхпроводники пока заметно уступают "классическим" по другому важному параметру - критическому току Ic » 103 А/см2. Последнее обстоятельство, возможно, связано с тем, что полученные керамические образцы представляют собой достаточно рыхлые структуры, состоящие из сверхпроводящих зерен с характерными размерами 0,1х0,2х0,002 мм3, плохо контактирующих друг с другом. Ясно, что этот параметр со временем будет существенно улучшен. Однако даже такие материалы в виде стержней диаметром в 1 см, помещенных в жидкий азот, способны передавать без потерь ток до 1000 А.
Во всех изучаемых керамических сверхпроводниках исследователи отмечают кристаллическую структуру, приближающуюся к волокнисто-слоистой структуре перовскита BaTiO3, но с резко увеличенным размером параметра “c”. Так, по рентгенографическим данным, в обычных условиях соединение YBa2Cu2O9-Y имеет ромбическую ячейку с параметрами a = 3,824Å , b = 3,894 Å и с = 11,683Å . Структура состоит как бы из слоев, составленных из пирамид и октаэдров, в углах которых находятся анионы кислорода, удерживаемые катионами меди, расположенными внутри. Между пирамидами и октаэдрами располагаются катионы Y и Ba, которые вдоль оси “c” упорядочены в последовательности Y-Ba-Ba-Y-Ba-Ba-…
При рассмотрении структуры электронного энергетического спектра образцов из керамики La2-xBaxCuO4, La2-xSrxCuO4, Yba2Cu3O7 ученые пришли к выводу, что вблизи уровня Ферми она определяется в основном перекрытием р-орбиталей кислорода с d-орбиталями меди.
Относительно механизма проводимости существует несколько гипотез, зачастую принципиально отличающихся и противоречащих друг другу.
Сравнительно небольшой накопленный экспериментальный материал не позволяет отдать предпочтение какой-либо из предлагаемых моделей. На сегодняшний день - это область активного поиска тысяч ученых и десятков лабораторий мира.
Пока выявлены такие недостатки керамических высокотемпературных сверхпроводников:
· Меньшая, в сравнении с низкотемпературными, критическая плотность тока, при которой сверхпроводящее состояние исчезает.
· Наблюдается внезапное исчезновение сверхпроводящего состояния, то-есть недостаточно устойчивая их работа «под нагрузкой».
Возможно, к моменту выхода этой книги из печати какая-то удовлетворительная концепция высокотемпературной сверхпроводимости и появится, но уже полученные результаты позволяют практически использовать новые материалы во многих отраслях техники и науки. Создание теории позволит специалистам-технологам целенаправленно вести работу по улучшению свойств сверхпроводников и изделий из них: снижению их хрупкости, предотвращению самопроизвольного разрушения и исчезновения способности к сверхпроводимости, получение качественных сверхпроводников в виде проволоки, стержней, пленок и т.п.
2.3.4. Поляризация диэлектриков, параэлектрики
 |
Рис.2.3.11. Различные механизмы поляризации диэлектриков: I - электронная, II- ионная, III - ориентационная, IV - образование объемного заряда
Общим для всех материалов является процесс электронной поляризации, которую можно рассматривать как смещение электронного облака атома или иона относительно его ядра. Этот вид поляризации является упругим, причем перестройка завершается за время 10-16-10-17 с, за такое же время состояние поляризованности релаксирует при выключении внешнего возмущающего поля.
Другим видом поляризации, свойственным в первую очередь ионным кристаллам, является ионная поляризация, заключающаяся в некотором смещении ионов под действием внешнего электрического поля. Время установления ионной поляризации составляет 10-14...10-15 c.
В некоторых диэлектриках имеются молекулы, которые обладают собственным дипольным электрическим моментом
(2.3.16)
где
`l - плечо диполя, вектор, направленный внутри
молекулы от минуса к плюсу, модуль 
равен расстоянию
между центрами тяжести положительных и отрицательных зарядов, составляющих
молекулу. В таких диэлектриках под действием внешнего электрического поля `Е.
на молекулы действует вращающий момент (рис. 2.3.12)
(2.3.17)
ориентирующий их в пространстве.
Рис.2.3.12. Пара сил, действующая на молекулярный диполь в электрическом поле
Если поле неоднородно, то, кроме поворота диполей, наблюдается еще их втягивание в область более сильного поля (вспомните втягивание пылинок внутрь радио- и телеприемников, налипание их на экранах телевизоров и компьютерных мониторов). На этом же явлении основан принцип действия электрофильтров очистки газов от пыли.
Этот вид поляризации более характерен для газов и жидкостей.
Тепловое движение способствует разориентации молекул, поэтому устанавливается некоторое состояние упорядоченности, уменьшающееся с ростом температуры. Ориентационная поляризация - сравнительно медленный процесс, завершающийся в стационарных условиях за 10-10…10-2 с.
Еще источником поляризации являются подвижные мигрирующие заряды, которые могут быть задержаны около каких-либо поверхностей раздела или удерживаются дефектами материала, в результате они не достигают электродов, не нейтрализуются и их заряд остается некомпенсированным. Образуются объемные малоподвижные заряды. Миграционная поляризация особенно характерна для неоднородных диэлектриков в сильных электрических полях. Равновесное распределение объемных зарядов устанавливается за время 1...10 минут, также медленно происходит и релаксация при выключении электрического поля.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.