Предмет, метод, современное состояние и перспективы развития металловедения, страница 14

Из известных до сих пор материалов наилучшими сверхпроводящими и технологическими характеристиками обладают сплавы на основе тугоплавких и редких металлов — ниобия, циркония, титана и ванадия, например, в системах Nb-Zr (25 – 33 и 50 вес.% Zr),  Nb-Ti (средние концентрации)                       и   Nb-Ti-Zr [⁴]. Рекордными сверхпроводящими характеристиками обладают металлические соединения Nb₃Sn, V₃Ga, V₃Si, Nb₃Al и другие соединения со структурой типа Cr₃Si. Они имеют температуру перехода в сверхпроводящее состояние — Т_к около 16—18° К [⁴] с высокой электронной теплоемкостью и большей плотностью электронных состояний на поверхности Ферми. Сравнительно недавно в США и в СССР было показано, что на основе соединений Nb₃Al и Nb₃Ge возможно получить материал с Т_к =20° К [^{86, 87}]. Но водородные температуры (20.4° К) по техническим соображениям и технике безопасности мало подходят для практического использования [⁸⁸]. Генеральная задача, о принципиальной возможности решения которой существующие физические теории сверхпроводимости ничего определенного пока сказать не могут, это — разработка сверхпроводящих материалов для работы в жидком азоте (немного выше —196° С).

Сверхпроводимость свойственна только металлическому состоянию вещества. Она проявляется также у некоторых полупроводников (германий, кремний, сурьма, теллур, селен, фосфор, некоторые соединения типа индий—сурьма) под давлением, как считается за счет появления в них новых металлических фаз или модификаций при сверхнизких                температурах [⁸⁹].

Применение научных идей и закономерностей физико-химического анализа металлических систем к области низких температур и исследованию сверхпроводящих систем уже дало очень важные научные и практические результаты по изысканию сверхпроводящих сплавов и соединений на основе ниобия, ванадия и других сверхпроводящих материалов [⁹⁰].

В настоящее время центр тяжести проблемы начинает перемещаться в область технического использования явления сверхпроводимости [⁴].

Сверхпроводники занимают все возрастающее место в новой технике и начинают оказывать определяющее влияние на решающие направления научно-технического прогресса. Стало совершенно ясным, что наиболее важные современные проблемы физики и техники (удерживание термоядерной плазмы, передача больших мощностей электроэнергии на большие расстояния, преобразование тепловой энергии в электрическую с помощью МГД-генераторов, создание сверхмощных ускорителей для исследования элементарных частиц) не могут быть решены без использования сверхпроводящих материалов (портативных сверхмощных магнитов и других устройств). Килограмм веса сверхпроводящего магнита создает магнитное поле, приблизительно равное по силе полю 20-тонного магнита с железным сердечником. Широкие возможности применения сверхпроводников в новой технике (электроника, электротехника, ядерная энергетика, космическая техника, вычислительная техника и т. д.) вызывают все увеличивающийся спрос на сверхпроводящие материалы с высокими и стабильными сверхпроводящими и технологическими характеристиками.

Поиски новых сверхпроводников с высокими сверхпроводящими параметрами и в первую очередь с более высокой температурой перехода в сверхпроводящее состояние представляют важную задачу. Решение этих задач невозможно без всестороннего и глубокого изучения связи сверхпроводящих свойств с электронным строением сверхпроводников, типом межатомной связи в них, с другими физическими и механическими свойствами и т. д.

На наших глазах создается и начинает развиваться «биологическое металловедение», состоящее из биохимического, медицинского и сельскохозяйственного разделов.