Реферат: Химия радиоматериалов, лекции Кораблевой А.А. ГУАП
В настоящее время известно 23 металла, которые в интервале от 0.3 до 9.22 К обладают сверхпроводимостью
Таблица 1. Положение металлов, обладающих сверхпроводимостью.
| Подуровни | ||||||||||||
| Период | d2 | d2 | d3 | d4 | d5 | d6 | d7 | d8 | d9 | d1 0 | p1 | p3 |
| III (1) | Al | |||||||||||
| IV (4) | Ti | V | Zn | Ga | ||||||||
| V (7) | Zr | Nb | Tc | Ru | Cd | In | ||||||
| V (1) | La | Hf | Ta | Re | Os | Hg | Bi | |||||
| VII (2) | Th | U | ||||||||||
В первом и втором периодах нет сверхпроводников. Нет их и в первой и второй группах.
1) Количество электронных уровней способствует проявлению сверхпроводящих свойств.
2) Большинство сверхпроводников относятся к d-элементам. У p-элементов их только 7, у f – только 2, у s – нет вообще.
Сверхпроводимость наблюдается у элементов, у которых число валентных электронов больше двух, но меньше шести, и отсутствуют ферромагнитные свойства.
(2) Влияние деформации на удельное сопротивление.
При деформациях (упругих растяжениях и сжатиях).
ρ1 = ρ(1±φσ), σ – механическое напряжение в сечении образца (в Паскалях), φ – коэффициент механического напряжения (Па-1 ).
Изменение ρ объясняется изменением амплитуды колебаний узлов кристаллической решетки металла. Пластическая деформация увеличивает сопротивление вследствие изменения кристаллической решетки. При рекристаллизации путем термической обработки, удельное сопротивление может быть вновь снижено до первоначального значения. Сжатие при деформации может привести к снижению ρ за счет уплотнения металла, натушения оксидных пленок и т.д. Некоторые металлы при высоком давлении переходят в сверхпроводящее состояние.
(3) Размерные эффекты.
Удельное сопротивление тонких пленок, толщина которых соизмерима с длиной свободного пробега электрона, больше, чем удельное сопротивление в толстых слоях. R□ численно равно Rучастка пленки, длина которого равна его ширине (при протекании тока через две его противоположные грани).
R□ = ρδ /δ
ρδ – удельное сопротивление пленки толщиной δ.
Температурный коэффициент удельного сопротивления тонких металлических пленок может быть с “+” и с “–”. При увеличении толщины пленки αρδ стремится к αρ в монолитных образцах.
(4) Сопротивление проводников при высоких частотах.
При высоких частотах электромагнитное поле проникает в технический проводник на большую глубину, большая часть тока сосредоточена у поверхности проводника. Поверхностное сопротивление RS = ρ/Δ, Δ – глубина проникновения тока.
(5) Связь между удельной теплопроводностью (λТ ) и удельной проводимостью (σ)
Они изменяются параллельно λТ /σ = aT. При комнатных температурах (областьIII) σ ~ Т-1 , а λТ не зависит от температуры. При низких температурах (ниже Θ) теплопроводность возрастает, проходит через… и стремится к нулю.
(6) Термо-ЭДС
при соприкосновении двух металлов возникает разность потенциалов. Причина ее возникновения заключается в различной концентрации электронов и различной работе выхода электронов. Если температура спаев одинакова, то суммарная разность потенциалов в замкнутой цепи равна нулю. Если температура спаев разная, то возникает термо-ЭДС, являющаяся функцией температуры.
u = A(T1 – T2 ).
1.6 Электродные потенциалы металлов. Электродвижущие силы
(1) Возникновение электродного потенциала на границе раздела металл – вода.
Кристаллическая решетка металла представляет собой положительно заряженные ионы, между которыми находятся свободные электроны. При погружении металла в воду, полярные молекулы воды извлекают, частично, ионы металла в раствор, оставляя на поверхности металла избыточные электроны, заряжая поверхность металла отрицательно. Большая часть положительных ионов остаётся у поверхности металла со стороны воды, создавая адсорбционный слой, размер которого составляет радиус ионов. Отдельные ионы за счет диффузии уходят в глубь воды, составляя диффузионный слой, размер которого соответствует нескольким радиусам ионов. Таким образом на поверхности металла – отрицательный заряд, а в воде в основном положительный заряд. Получается дойной электродный слой, или говорят, что возникает электродный потенциал металла. Обозначается он буквой ψ. Падение его наблюдается в адсорбционном слое l1 и постепенно в l2 . Механизм возникновения электродного потенциала подчиняется уровнению:
Mе +mH2 O→[Me(H2 O)m ]n+ +nē.
[Me(H2 O)m ]n + – гидратированный ион.
Вода вытаскивает ионы металла на поверхность.
Поскольку поверхность металла заряжена отрицательно, то говорят об отрицательном электродном потенциале. Величина электродного потенциала зависит от трех энергетических факторов.