53. Криопроводники.

Криопроводимостью - чрезвычайно высокая проводимость некоторых металлов высокой чистоты в области очень низких температур. Связана с тем, что удельная электрическая проводимость металлов увеличивается с повышением чистоты и понижением температуры. Материалы, которые имеют особо выгодные свойства, называются криопроводниками. Удельное электрическое сопротивление криопроводников в области очень низких температур на 3-4 порядка меньше, чем при нормальной температуре. Удельное сопротивление обычных металлов в области очень низких температур только на 1 порядок меньше, чем при комнатной температуре.

Главным преимуществом криопроводников с сверхпроводниками то, что при использовании их нет необходимости добиваться температур, близких к абсолютному 0. Это позволяет использовать более дешевые хладагенты—жидкий водород и жидкий азот. Это упрощает конструкцию и эксплуатацию установок с криопроводниками, упрощает их тепловую изоляцию и уменьшает расход энергии на охлаждение.

Криопроводники безопаснее в работе, т. к. резкие изменения температуры или магнитной индукции могут постепенно изменять их удельную проводимость.

Недостаток криопроводников - в них наблюдается явление магнитосопротивления.

Плотности тока в криопроводниках на один-два порядка больше, чем для обычных проводниковых материалов. Это позволяет уменьшить потери в электрических машинах, где криопроводники могут найти основное применение. Использование криопроводников позволяет существенно уменьшить размеры машины, чему способствует и то, что хладагенты имеют очень хорошие электроизоляционные свойства.

54. Материалы криопроводников и техническое использование криопроводимости

Для области температур жидкого водорода (около 20 К), лучшим криопроводником является чистый алюминий. Для области температур жидкого азота, (около 77 К), — бериллий.

Алюминий дешевый и легкодоступный материал, его технология хорошо освоена. Влияние магнитного поля на его удельное сопротивление меньше, чем у бериллия. Его недостаток - он требует охлаждения до температуры 20 К, а это связано с применением — жидкого водорода. Водород в смеси с кислородом взрывоопасен, что является недостатком.

Бериллий - дорогой и дефицитный материал со сложной технологией. Должен обрабатываться в инертной атмосфере, т. к. при нагревании выше 600°С сильно окисляется. Это хрупкий материал, его некоторые соединения ядовиты. Достоинством - позволяет использовать дешевый и легкодоступный хладагент — жидкий азот и уменьшить расход энергии на охлаждение. Из всех металлов бериллий имеет самый широкий температурный интервал остаточного удельного сопротивления. Этот металл существенно легче алюминия.

Алюминий и бериллий в настоящее время самые перспективные криопроводники.

В отличие от сверхпроводников, к которым принадлежат многие сплавы и соединения металлов, криопроводниками - только чистые металлы с минимальным количеством дефектов кристаллической решетки. Сплавы имеют меньший температурный коэффициент удельного сопротивления, чем чистые металлы. Они не могут использоваться как криопроводники.