Золото и серебро

Золото и серебро обладают массой достоинств, главные из которых: 1) низкое удельное сопротивление, особенно у серебра; 2) высокая химическая стойкость (серебро более активный по сравнению с золотом); 3) очень высокая технологичность.

Недостатки: высокая стоимость; 2) оба, особенно золото обладают низким сопротивлением абразивному воздействию (легко истираются); 3) высокая пористость в тонких слоях, что обуславливает ограниченность применения в качестве проводников в микроэлектронике; 4) золото (благодаря сродству к свинцу) сильно растворимо в оловянно-свинцовом припое. В качестве покрытия золото может использоваться.

Применение: в электронике и в микроэлектронике эти проводящие материалы находят широкое применение как материалы контактов. Золото – материал неподвижных контактов (чтобы медь не окислялась в процессе эксплуатации), серебро –материал подвижных контактов (покрытия например, контактов реле, тумблеров, переключателей), потому что серебро имеет большую механическую прочность, но худшую химическую стойкость. Кроме того на основе этих металлов изготавливают проводящие пасты. Припои и другие компоненты аппаратуры. Например ПСр (припой, содержащий серебро), SAC.

Явление сверхпроводимости.

У некоторых металлов, при температурах, близких к абсолютному нулю происходит резкое падение удельного сопротивления, падает оно не до нуля, но до величины очень малой, неподдающейся измерению, согласно теоретической оценке равное 10^-25, Ом*м. Температура перехода к такой величине удельного сопротивления, называется температурой сверхпроводимости (ТСв). Впервые сверхпроводимость была обнаружена у ртути, ее ТСв = 4,2 К. Металлы, у которых ТСв<4,2 к первому рода, а у которых больше 4,2 относят к сверхпроводникам второго рода. Большинство чистых металлов, которые переходят в сверхпроводящее состояние относятся к сверхпроводникам первого рода, поэтому они интереса не представляют (очень трудно поддерживать сверхнизкие температуры), а многие интерметаллические, или неметаллические соединения проявляют большую сверхпроводимость при более высоких температурах, таких соединений насчитывается более 2000. Из интерметаллических соединений наибольшую ТСв имеют сплавы ниобии(Tсв_(Nb3Ge)=24К). Однако эти температуры слишком низкие для экспериментирования. Поэтому используют керамические материалы (ТСв~77К). Все керамические сверхпроводники чрезвычайно хрупкие, поэтому промышленно они выпускаются в виде некоего гибкого основания (например, проволоки и ленты из металла хорошего проводника), на поверхность которого наносят слой сверхпроводящей керамики.

Теория сверхпроводимости.

Теория БШК. Суть теории: если по объему материала кристаллического тела движется электрон, то при высоких температурах его движение представляет собой хаотичное тепловое движение от одного соударения до другого с ионами кристаллической решетки, при низких температурах число соударений уменьшается, что является причиной понижения удельного сопротивления, этим однако нельзя объяснить явление возникновения сверхпроводимости, поскольку взаимодействие электрона с ионами решетки не является чисто механическим, оно скорее электромагнитное (кулоновское), поэтому даже если электрон двигаясь по решетке не испытывает соударений, он вызывает смещение ионов из узлов решетки, т.е. порождает фонон (элементарное колебания атома в узле решетки, квант тепловой энергии). Так, согласно теории БШК при температурах ниже ТСв электроны перестают быть индивидуалистами в своем движении они объединяются в так называемые куперовские пары, при этом первый электрон в паре вызывает фонон, а второй, двигаясь строго вслед за ним, поглощает энергию этого фонона, в результате суммарное воздействие такой пары электронов на решетку будет равно практически нулю.

Сверхпроводники используются в физике сильных магнитных полей (ускорители элементарных частиц, НГД генераторах (термоядерный реактор), и в других устройствах, где требуется создать очень сильное поле).