1. Основные свойства полимеров. Особенности строения полимеров.

Реакции образования полимеров. Подавляющее большинство орга­нических материалов, используемых для изготовления электричес­кой изоляции, относится к группе полимеров. Полимерами называют высокомолекулярные соединения, молекулы которых состоят из боль­шого числа структурно повторяющихся звеньев — мономеров.

Помимо реакции полимеризации могут быть более сложные случаи образования высокомолекулярного соединения. Такова, например, поликонденсация — реакция, связанная с перегруппировкой атомов полимеров и выделением из сферы реакции воды или других низкомоле­кулярных веществ.

Линейные и пространственные полимеры. В зависимости от про­странственной структуры макромолекул полимеры делят на два ос­новных типа — линейные и пространственные. В линейных полимерах макромолекулы представляют собой цепочечные последовательности повторяющихся звеньев. В пространственных полимерах макромолекулы связаны в об­щую сетку, что приводит к неограниченному возрастанию молекуляр­ной массы, которая характеризует уже не отдельную макромолекулу, а некоторую область полимера. Между свойствами линейных и пространственных полимеров имеются существенные различия.

Выделяют три физических состояния: 1.Стеклообразное состояние Материал в этом состоянии обладает хрупкостью и при весьма больших механических напряжениях он лишь незначительно деформируется перед разрушением. 2. Высокоэластичное состояние. В этом состоянии материалы при сравнительно небольших механических напряжениях обладают весь­ма большой упругой деформацией. 3. Вязкотекучее состояние. Материал в этом состоянии под влия­нием небольших усилий проявляет необратимую пластическую дефор­мацию, что может быть использовано для его технологической обра­ботки.

Электрические свойства. Строение макромолекул во многом опре­деляет электрические свойства полимеров. Все химические связи угле­рода с другими элементами в той или иной степени полярны из-за различия электроотрицательностей атомов, участвующих в связи. Суммарный дипольнын момент молекулы определяется векторной сум­мой дипольных моментов отдельных связей. Если молекула имеет сим­метричное строение, то дипольные моменты отдельных связей могут уравновешивать друг друга, благодаря чему суммарный дипольный момент равен нулю.

2. Сверхпроводники и их практическое использование.

Сверхпроводящие материалы. Явление сверхпроводимости при криогенных температурах достаточно широко распространено в приро­де. Сверхпроводимостью обладают 26 металлов. Большинство из них являются сверхпроводниками I рода с критическими температурами перехода ниже 4,2 К. В этом заключается одна из Причин того, что большинство сверхпроводящих металлов для электротехнических целей применить не удается. Еще 13 элементов проявляют сверхпроводящие свойства при высоких давлениях. Среди них такие полупроводники, как кремнии, германии, селен, теллур, сурьма и др. Такое слабое взаимодей­ствие не создает вблизи абсолютного нуля достаточного межэлектрониого притяжения, способного преодолеть кулоновское отталкивание. Поэтому и не происходит их переход в сверхпроводящее состояние.

Кроме чистых металлов сверхпроводимостью обладают многие интерметаллические соединения и сплавы. Общее количество наименова­ний известных в настоящее время сверхпроводников составляет около 2000. Все интерметаллические соединения и сплавы относятся к сверх­проводникам 11 рода. Любой сверхпровод­ник I рода можно превратить в сверхпроводник II рода, если создать в нем достаточную концентрацию дефектов кристаллической решетки. В настоящее время промышленность выпускает широкий ассорти­мент сверхпроводящих проволок и лепт для самых различных целей. Применение сверхпроводников. Сверхпроводящие элементы и устройства находят все более широкое применение в самых различ­ных областях науки и техники. Разработаны крупномасштабные дол­госрочные программы промышленного использования сильноточной сверхпроводимости.

Одно из главных применений сверхпроводников связано с полу­чением сверхсильных магнитных напей. Сверхпроводящие соленоиды позволяют получать однородные магнитные поля напряженностью свыше 10⁷ А/м в достаточно большой области пространства, в то время как пределом обычных электромагнитов с железными сердечниками являются напряженности порядка 10^е А/м. К тому же в сверхпроводя­щих магнитных системах циркулирует незатухающий ток, поэтому не требуется внешний источник питания. Сильные магнитные поля необ­ходимы при проведении научных исследований. Сверхпроводящие соленоиды позволяют в значительной мере уменьшить габариты и потребление энергии в синхрофазотронах и других ускорителях элементарных частиц. Перспективно использование сверхпроводящих магнитных систем для удержания плазмы в реакторах управляемого термоядерного синтеза, в магнитогидродинамнческих (МГД) преобра­зователях тепловой энергии в электрическую, в качестве индуктивных накопителей энергии для покрытия пиковых мощностей в масштабах крупных энергосистем. Широкое развитие получают разработки элект­рических машин со сверхпроводящими обмотками возбуждения

индикаторы сверхмалых на­пряжений и токов. Круг этих приборов непрерывно расширяется.

- схема пленочного криотрона: 1- управляющая пленка из свинца, 2 – вентильная пленка из олова, 3 – изоляционный слой, 4 – подложка.