Основные параметры проводниковых материалов

Материал	ρ, мкОм*м	ТКρ*10^-6,^оС^-1	термоЭДС в паре с Сu, мкВ/^оС	σв, МПа	tраб, ^оС
Материалы высокой проводимости
Серебро	0,016
Медь	0,017
Золото	0,024
Алюминий	0,028
Материалы с высоким удельным сопротивлением
Нейзильбер МНЦ15-20	0,3…0,32		14,4	350…1100
Манганин МНМц3-12	0,4…0,52	-2…10	1,0	400…540
Константан МНМц40-1,5	0,45…0,52			400…640
Сплав Х15Н60	1,09…1,12		–
Сплав Н80ХЮД-Ви	1,3…1,35		–
Сплав Х21Ю5ФМ-Ви	1,4…1,5		–	>800
Платина-иридий ПлИ-10	0,22..0,24		0,5…5	350…400
Палладий-вольфрам ПдВ-20	0,85…1,1		0,5…5	880…1760
Материалы жаростойкие
Нихром Х20Н80	1,0…1,1	-(110…130)	–
Фехраль Х23Ю5Т	1,3…1,4		–
Хромаль Х13Ю4	1,2…1,35	100…120	–

3.Жаростойкие проводящие материалы

Жаростойкие проводящие материалы кроме высокого удельного сопротивления имеют высокую рабочую температуру (таблица 7). Это сплавы на основе Cr-Ni (нихромы) и Fe-Cr-Al (фехром, хромали), обладающие повышенной стойкостью к окислению при высоких температурах за счет легирования Al. Их применяют для изготовления нагревательных элементов, пусковых реостатов, работающих в тяжелых условиях. Недостаток фехралей, хромалей – низкие технологические свойства.

С понижением температуры удельное сопротивление в металлах уменьшается (рисунок 29). Однако есть металлы и сплавы, у которых при критической температуре значение ρ резко падает до нуля – материал становится сверхпроводником

Переход металла в сверхпроводящее состояние связан с фазовыми превращениями. При температурах, близких к абсолютному нулю, меняется характер взаимодействия электронов между собой и с ионами кристаллической решетки. Электроны с противоположными спинами спариваются, образуя электронные (куперовские) пары. Результирующий спиновый момент становится равным нулю, и сверхпроводник превращается в диамагнетик. В состоянии сверхпроводимости куперовские пары обладают большой энергией связи, поэтому обмена энергетическими импульсами между ними и решеткой нет, т.е. электронные пары не рассеиваются на узлах кристаллической решетки. Сопротивление материала становится равным нулю.

При повышении температуры до значений, выше критической Т_кр, куперовские пары распадаются, и состояние сверхпроводимости исчезает. Она исчезает также в сильных магнитных полях и при пропускании большого тока (критические значения поля и тока).

Сверхпроводниками являются ниобий, сплавы на его основе. Применяются сверхпроводники для изготовления обмоток мощных генераторов, электромагнитов, туннельных диодов, устройств памяти, при создании магнитных полей большой напряженности, в криогенных гироскопах с магнитным подвесом. В настоящее время получены керамические высокотемпературные сверхпроводники, переходящие в сверхпроводящее состояние при температурах минус 160…168^оС, которая может быть получена с помощью жидкого азота (температура порядка минус 195^оC).

К криопроводникам относятся материалы, которые при охлаждении до температур ниже минус 170^оС приобретают высокую электрическую проводимость, но не переходят в сверхпроводящее состояние. При низкой температуре удельное сопротивление проводника обусловлено, в основном, наличием примесей и дефектами кристаллической решетки, выражение (2). Поэтому криопроводники должны обладать высокой степенью чистоты и отсутствием дефектов кристаллического строения, что можно обеспечить отжигом.

На рисунке 32 приведена температурная зависимость удельного сопротивления особочистых Al, Cu, Be. Наименьшим сопротивлением при температуре жидкого азота обладает бериллий.

Однако его использование в качестве криопроводника затруднено вследствие низкий технологичности, дороговизны и токсичности. Криопроводники Al, Cu применяют в основном для изготовления токопроводящих жил кабелей и проводов, работающих при температурах жидких газов водорода (-252^оС), неона (-246^оС) и азота (-196^оС).