Өнөөдөр би энэ тайлбар болон түүний доорх хэлэлцүүлгийг харлаа. Өнөөдөр би хэт дамжуулагч кабелийн үйлдвэрлэлд явж байгааг бодоход би хоёр тайлбар оруулахыг хүссэн боловч зөвхөн унших боломжтой ... Үүний үр дүнд би өндөр температурт хэт дамжуулагчийн талаар богино хэмжээний нийтлэл бичихээр шийдлээ.

Эхлэхийн тулд "өндөр температурын хэт дамжуулагч" гэдэг нь өөрөө хямд шингэн азотын буцалгах цэг болох 77 К (-196 ° C) -аас дээш чухал температуртай хэт дамжуулагчийг хэлнэ гэдгийг тэмдэглэхийг хүсч байна. Тэд ихэвчлэн 35 К-ийн чухал температуртай хэт дамжуулагчийг агуулдаг, учир нь Энэ нь анхны хэт дамжуулагч купрат La 2-x Ba x CuO 4 (хувьсах найрлагатай бодис, тиймээс x) температур байв. Тэдгээр. Эндхийн "өндөр" температур маш бага хэвээр байна.

Хоёр өндөр температурын хэт дамжуулагчийг өргөн ашигладаг - YBa 2 Cu 3 O 7-x (YBCO, Y123) болон Bi 2 Sr 2 Ca 2 Cu 3 O 10+x (BSCCO, Bi-2223). YBCO-тай төстэй материалыг бас ашигладаг бөгөөд үүнд иттриумыг өөр газрын ховор элемент, жишээлбэл гадолиниумаар сольдог бөгөөд тэдгээрийн ерөнхий тэмдэглэгээ нь ReBCO юм.
Үйлдвэрлэсэн YBCO болон бусад ReBCO нь 90-95 К чухал температуртай. Үйлдвэрлэсэн BSCCO нь 108 К чухал температурт хүрдэг.

Өндөр эгзэгтэй температураас гадна ReBCO ба BSCCO нь эгзэгтэй соронзон орны (шингэн гелийд - 100 Т-ээс их) ба чухал гүйдлийн их утгуудаар ялгагдана. Гэсэн хэдий ч сүүлийнх нь бүх зүйл тийм ч хялбар биш юм ...

Хэт дамжуулагчийн хувьд электронууд бие даан хөдөлдөггүй, харин хосоороо (Купер хос) хөдөлдөг. Хэрэв бид гүйдлийг нэг хэт дамжуулагчаас нөгөөд шилжүүлэхийг хүсч байвал тэдгээрийн хоорондох зай нь энэ хосын шинж чанараас бага байх ёстой. Металл болон хайлшийн хувьд энэ хэмжээ нь хэдэн арван, бүр хэдэн зуун нанометр юм. Харин YBCO болон BSCCO-д энэ нь хөдөлгөөний чиглэлээс хамааран хэдхэн нанометр ба нанометрийн фракц юм. Хэт дамжуулагчийн бие даасан хэсгүүдийн хоорондох цоорхойг дурдахгүй бол поликристалын бие даасан мөхлөгүүдийн хоорондын зай нь мэдэгдэхүйц саад тотгор болж хувирдаг. Үүний үр дүнд хэт дамжуулагч керамик нь тусгай заль мэхийг ашиглахгүй бол зөвхөн харьцангуй бага хэмжээний гүйдэл дамжуулах чадвартай байдаг.

Асуудлыг шийдэх хамгийн хялбар арга бол BSCCO-д байсан: түүний үр тариа нь байгалийн гөлгөр ирмэгтэй байдаг бөгөөд хамгийн энгийн механик шахалт нь эдгээр үр тариаг захиалж, өндөр чухал гүйдлийн утгыг олж авах боломжийг олгодог. Энэ нь өндөр температурт хэт дамжуулагч кабель, эс тэгвээс өндөр температурт хэт дамжуулагч соронзон хальсны эхний үеийг хурдан бөгөөд энгийн байдлаар бүтээх боломжтой болсон. Эдгээр нь BSCCO дүүргэсэн олон нимгэн хоолой агуулсан мөнгөн матриц юм. Энэ матриц нь хавтгайрч, хэт дамжуулагчийн ширхэгүүд хүссэн дарааллыг олж авдаг. Бид олон бие даасан хавтгай хэт дамжуулагч цөм агуулсан нимгэн уян хатан туузыг олж авдаг.

Харамсалтай нь, BSCCO материал нь тийм ч тохиромжтой биш юм: гадаад соронзон орон ихсэх тусам түүний чухал гүйдэл маш хурдан буурдаг. Түүний эгзэгтэй соронзон орон нь нэлээд өндөр боловч энэ хязгаарт хүрэхээсээ өмнө ямар ч том гүйдлийг дамжуулах чадвараа алддаг. Энэ нь өндөр температурт хэт дамжуулагч соронзон хальсны хэрэглээг ихээхэн хязгаарласан бөгөөд тэдгээр нь шингэн гели дээр ажилладаг ниоби-титан, ниоби-цагаан тугалганы хайлшийг орлож чадахгүй байв.

ReBCO бол огт өөр асуудал юм. Гэхдээ үр тарианы зөв чиглэлийг бий болгох нь маш хэцүү байдаг. Харьцангуй саяхан л тэд энэ материал дээр тулгуурлан хэт дамжуулагч тууз хийж сурсан. Хоёр дахь үе гэж нэрлэгддэг ийм соронзон хальснууд нь болор өсөлтийн чиглэлийг тодорхойлсон тусгай бүтэцтэй субстрат дээр хэт дамжуулагч материалыг цацах замаар үйлдвэрлэгддэг. Таны таамаглаж байгаа шиг бүтэц нь нанометрийн хэмжээтэй тул энэ бол жинхэнэ нано технологи юм. Миний ажиллаж байсан Москвагийн SuperOx компанид ийм бүтцийг олж авахын тулд таван завсрын давхаргыг металл субстрат дээр цацаж, тэдгээрийн нэгийг нь тодорхой өнцгөөр хурдан ионы урсгалаар нэгэн зэрэг цацдаг. Үүний үр дүнд энэ давхаргын талстууд зөвхөн нэг чиглэлд ургадаг бөгөөд ионууд тэднийг цацахад хамгийн хэцүү байдаг. Дэлхийд дөрөв байдаг бусад үйлдвэрлэгчид өөр технологийг ашиглаж болно. Дашрамд хэлэхэд, дотоодын соронзон хальснууд нь иттриумын оронд гадолиниум ашигладаг бөгөөд энэ нь технологийн хувьд илүү дэвшилтэт болсон юм.

Шингэн азотын 12 мм-ийн өргөн, 0.1 мм-ийн зузаантай хоёр дахь үеийн хэт дамжуулагч соронзон хальснууд нь гадаад соронзон орон байхгүй үед 500 А хүртэл гүйдлийг дамжуулдаг. 1 Т-ийн гадаад соронзон орон дээр эгзэгтэй гүйдэл хэвээр байна. 100 А, 5 Т-д - 5 А хүртэл Хэрэв та соронзон хальсыг шингэн устөрөгчийн температурт хөргөх юм бол (энэ температурт ниобий хайлш нь хэт дамжуулагч төлөвт ч ордоггүй) ижил соронзон хальс нь 500-ыг дамжуулах боломжтой болно. А талбайд 8 Т, "зарим нь" 200-300 А талбарт хэдэн арван Тесла (мэлхий нисдэг). Шингэн гелийн тухай ярих шаардлагагүй: эдгээр соронзон хальснууд дээр 100 Tesla-ийн түвшний талбай бүхий соронзны төслүүд байдаг! Үнэн, энд механик хүч чадлын асуудал бүрэн дүүрэн гарч ирдэг: соронзон орон нь цахилгаан соронзонг үргэлж эвдэх хандлагатай байдаг, гэхдээ энэ талбар нь хэдэн арван теслас хүрэхэд түүний хүсэл эрмэлзэл амархан биелдэг ...

Гэсэн хэдий ч эдгээр бүх гайхалтай технологи нь хоёр ширхэг хэт дамжуулагчийг холбох асуудлыг шийдэж чадахгүй: талстууд нь нэг чиглэлд чиглэсэн боловч гаднах гадаргууг субнанометрийн хэмжээтэй барзгар болгон өнгөлөх тухай яриа байхгүй. Солонгосчуудад тус тусын туузыг бие биентэйгээ холих технологи байдаг ч энэ нь бага багаар хэлэхэд төгс биш хэвээр байна. Ихэвчлэн соронзон хальснууд нь ердийн цагаан тугалгатай гагнуур эсвэл өөр сонгодог аргыг ашиглан ердийн гагнуурын тусламжтайгаар хоорондоо холбогддог. Мэдээжийн хэрэг, энэ тохиолдолд контакт дээр хязгаарлагдмал эсэргүүцэл гарч ирдэг тул ийм соронзон хальснаас олон жилийн турш эрчим хүч шаарддаггүй хэт дамжуулагч соронз, зүгээр л яг тэг алдагдалтай цахилгаан шугам үүсгэх боломжгүй юм. Гэхдээ контактын эсэргүүцэл нь микроомын жижиг фракцууд тул 500 А гүйдэлд ч гэсэн зөвхөн милливаттын хэсэг л ялгардаг.

Мэдээжийн хэрэг, шинжлэх ухааны алдартай нийтлэлд уншигч илүү зугаа цэнгэлийг эрэлхийлж байна ... Энд миний хоёр дахь үеийн өндөр температурт хэт дамжуулагч соронзон хальсны туршилтуудын видео бичлэгүүд байна:

Сүүлчийн видеог YouTube дээр бичсэн сэтгэгдэлд бичсэн бөгөөд зохиогч нь хэт дамжуулалт байхгүй, соронзыг өргөх нь бүрэн бие даасан нөлөөлөл гэж нотолж, эсэргүүцлийг шууд хэмжих замаар хүн бүрийг өөрийн зөв эсэхийг шалгахыг урьсан. Бидний харж байгаагаар хэт дамжуулалт байсаар байна.

Тун удалгүй өндөр температурын хэт дамжуулагч (HTSC) үзэгдэл зөвхөн эрдэмтдийн сонирхлыг татсан. Гэсэн хэдий ч өнөөдөр HTSC дээр суурилсан арилжааны ашигтай бүтээгдэхүүн, түүний дотор Орос улсад үйлдвэрлэсэн бүтээгдэхүүнүүд цахилгаан эрчим хүчний тоног төхөөрөмжийн зах зээлд нэвтэрч байна. HTSC нь цахилгаан дамжуулах технологид нээлт хийж чадна.

HTSC огт халуун биш

20-р зууны эхэн үед хэд хэдэн металл, хайлш нь хэт дамжуулалт, өөрөөр хэлбэл үнэмлэхүй тэгтэй ойролцоо (-270 ° C) температурт тэг эсэргүүцэлтэй байх чадвартай болохыг олж мэдсэн. Удаан хугацааны туршид хэт дамжуулагчийг зөвхөн шингэн гелий температурт ашиглах боломжтой байсан бөгөөд энэ нь хурдасгуурын төхөөрөмжийг бий болгох боломжийг олгосон. ба соронзон резонанстомографууд.

1986 онд Нобелийн шагнал хүртсэн 30К орчим температурт хэт дамжуулагчийг илрүүлсэн бөгөөд 1990-ээд оны эхээр. Хэт дамжуулагчийн хувьд метал биш харин оксидын нэгдлүүдийг 138К-д аль хэдийн хэт дамжуулах чадварыг олж авах боломжтой байв.
Шингэн азотын (77 К) температураас дээш температурт тэг эсэргүүцэлтэй керамик материалыг өндөр температурт хэт дамжуулагч (HTSC) гэж нэрлэдэг. Гэсэн хэдий ч, хэрэв бид Келвинийг бидэнд илүү танил болсон Цельсийн хэм рүү хөрвүүлбэл бид хэт өндөр температур биш, хасах 169-200 хэмийн тухай ярьж байгааг ойлгох болно. Оросын хатуу ширүүн өвөл ч ийм нөхцөлийг бүрдүүлж чадахгүй.

Судлаачдын оюун ухаанд шилжүүлж болох материал олох санаа сэтгэл хөдөлж байна хэт дамжуулагч рууөрөөний температурт төлөвт (293K). Онолын хувьд ийм боломж бий. Зарим мэдээллээр хэт дамжуулагч шинж чанарыг тусгай боловсруулалтын дараа графит ширхэг бүрээс ч илрүүлсэн гэж үздэг. Өнөөдөр "өрөөний температур" хэт дамжуулагчийг (RTSC) хайх нь нанотехнологийн салбарын судалгааны гол ажлуудын нэг гэж тооцогддог. Гэсэн хэдий ч зөвхөн практик хэрэглээ төдийгүй CTSC-ийн найдвартай туршилтын баталгаа нь маргаашийн асуулт хэвээр байна. Өнөөгийн цахилгаан эрчим хүчний салбар нь өндөр температурт хэт дамжуулагчийн хэрэглээг эзэмшиж байна.

Өндөр температурын хэт дамжуулалт дээр суурилсан төхөөрөмжийг шингэн азотоор хөргөх шаардлагатай. Салбарын мэргэжилтнүүдийн үзэж байгаагаар энэ нь харьцангуй хямд, тохиромжтой хөргөлтийн бодис бөгөөд 77К-ийн температурыг хангаж, практик төслүүдийг хэрэгжүүлэх боломжийг олгодог.

Хэт дамжуулагчийн ашиг тус

Хэт дамжуулалтыг янз бүрийн салбарт ашиглаж болно (мөн аль хэдийн ашиглаж байна). Энэ нь анх өндөр талбайн соронз үүсгэхэд ашиглагдаж байсан. Хэт дамжуулагчийн тусламжтайгаар өндөр хурдны галт тэргийг дуу чимээ, үрэлтгүйгээр жигд хөдөлгөх боломжийг олгодог соронзон левитаци бий болно. Усан онгоцонд зориулсан HTSC цахилгаан моторыг бүтээж байна болон аж үйлдвэр,жин ба хэмжээнээс хамаагүй бага параметртэй тэнцүү чадалтай. Хэт дамжуулалт нь микроэлектроник болон компьютерийн технологийн үүднээс сонирхолтой юм. Бага температурт хэт дамжуулагчийг эмнэлгийн оношлогооны төхөөрөмж (томограф), тэр байтугай Том адрон коллайдер, Олон улсын термоядролын реактор зэрэг чамин "мега шинжлэх ухаан" төслүүдэд ашигладаг.

Өндөр температурын хэт дамжуулалт нь нэг талаас одоогийн болон ирээдүйд эрчим хүчний хэрэглээ тогтмол нэмэгдэж байгаатай холбоотой дэлхийн эрчим хүчний хүндрэлийг даван туулах итгэл найдвартай холбоотой бөгөөд нөгөө талаас, зайлшгүй шаардлагатайуур амьсгалын өөрчлөлтөөс сэргийлэхийн тулд нүүрстөрөгчийн ялгаруулалтыг эрс бууруулна. Эцсийн эцэст, HTSC нь цахилгаан эрчим хүч үйлдвэрлэх, дамжуулах ердийн төхөөрөмжийг гаргаж ирдэг. зарчмын хувьдүр ашгийн хувьд шинэ түвшинд.

Хэт дамжуулагчийн хамгийн тод хэрэглээний нэг бол цахилгаан дамжуулах явдал юм. HTS кабель нь хамгийн бага хөндлөн огтлолтой их хэмжээний хүчийг дамжуулж чаддаг, өөрөөр хэлбэл уламжлалт кабелиас өөр дарааллын багтаамжтай байдаг. Хэт дамжуулагчаар гүйдэл дамжих үед дулаан үүсэхгүй, бараг алдагдалгүй байдаг нь түгээх сүлжээний гол асуудлыг шийддэг.

Ороомогуудын ачаар генераторууд хэт дамжуулагчаар хийсэнасар том соронзон орон үүсгэдэг материалууд илүү хүчтэй болдог. Жишээлбэл, Siemens концерн нь 4 МВт хүртэл хүчин чадалтай гурван HTSC генератор барьсан. Уг машин нь ижил хүчин чадалтай ердийн генератортой харьцуулахад хоёр дахин хөнгөн бөгөөд жижиг хэмжээтэй. Мөн HTSC генератор нь ачаалал өөрчлөгдөхөд хүчдэлийн тогтвортой байдал, реактив эрчим хүчний хэрэглээний хувьд илүү сайн гүйцэтгэлийг харуулсан.

Өнөөдөр дэлхий даяар өндөр температурын хэт дамжуулалтад суурилсан салхин үүсгүүрийг идэвхтэй хөгжүүлж байна. Ашиглаж байна HTSC ороомог нь 10 МВт-ын хүчин чадалтай HTSC генераторуудыг бий болгох боломжийг олгодог бөгөөд энэ нь ердийнхөөс 2-4 дахин хөнгөн байх болно.

Хэт дамжуулагчийг өргөнөөр ашиглах ирээдүйтэй газар бол сэргээгдэх эрчим хүчний эх үүсвэрийг ашиглан орчин үеийн эрчим хүчний системийг хөгжүүлэх үүднээс эрчим хүч хадгалах төхөөрөмж юм. Трансформатор гэх мэт танил цахилгаан тоног төхөөрөмж хүртэл HTSC-ийн ачаар чанарын шинэ шинж чанарыг олж авдаг.

Хэт дамжуулалт нь богино залгааны үед гүйдлийг бүрэн автоматаар хязгаарладаг богино залгааны гүйдэл хязгаарлагч гэх мэт ер бусын төхөөрөмжийг бий болгох боломжийг олгодог. мөн автоматаарбогино холболтыг арилгах үед асаалттай.

Хоёр дахь үеийн соронзон хальс

Эдгээр ирээдүйтэй санаануудын аль нь, хэний хүчин чармайлтаар хэрэгжсэн бэ? Юуны өмнө өнөөдөр зах зээл нь эхний болон хоёр дахь үеийн өндөр температурт хэт дамжуулагчийг (HTSC-1 ба HTSC-2) санал болгож байгааг тэмдэглэх нь зүйтэй. Өнөөдрийг хүртэл үйлдвэрлэсэн бүтээгдэхүүний хэмжээгээр VTSP-1 ялалт байгуулсаар байгаа ч мэргэжилтнүүдийн хувьд ирээдүй нь тодорхой байна. хэт дамжуулагчийн хувьдхоёр дахь үе. Энэ нь HTSC-2 хэт дамжуулагчийн загварт 70 гаруй хувь нь мөнгөөр ​​хийсэн матриц байдагтай холбоотой юм.

Хоёр дахь үеийн хэт дамжуулагчийн сэдвээр ажилладаг Оросын гол компаниудын нэг бол SuperOx CJSC юм. Энэ нь Ломоносовын нэрэмжит Москвагийн Улсын Их Сургуулийн ханан дотор үүссэн бөгөөд Химийн факультетийн эрдэм шинжилгээний баг хэт дамжуулагчийн нимгэн хальсыг буулгах технологи дээр ажиллаж байжээ. 2006 онд хуримтлуулсан мэдлэг дээрээ үндэслэн HTSC утаснуудын 2-р үеийн дотоод үйлдвэрлэлийг бий болгох арилжааны төслийг эхлүүлсэн.

2011 онд шинээр байгуулагдсан SuperOx Japan LLC компанитай нягт хамтран ажилласнаар SuperOx-ийн ашиг сонирхлын хүрээ өргөжсөн. 500 А/см хүртэлх өргөнтэй эгзэгтэй гүйдэлтэй HTSC утсыг үйлдвэрлэх боломжийг олгодог туршилтын үйлдвэрлэлийн шугамыг бий болгосон. 2011 оноос хойш SuperOx-Innovations компани нь Сколково хотын оршин суугч бөгөөд хоёр дахь үеийн HTSC соронзон хальсны техникийн шинж чанарыг оновчтой болгоход чиглэсэн хэрэглээний судалгаа хийж, эдгээр материалыг үйлдвэрлэх янз бүрийн технологийг боловсруулдаг. 2013 онд Москвагийн Слава технологийн паркад VTSP-2 соронзон хальсны үйлдвэрлэл эхэлсэн.

SuperOx ХК-ийн тэргүүлэх мэргэжилтэн Вадим Амеличев "Манай бүтээгдэхүүн нь хоёр дахь үеийн хэт дамжуулагч соронзон хальс нь өндөр температурт тэсвэртэй, тусгай зэвэрдэггүй гангаар хийгдсэн субстрат бөгөөд нимгэн хальс түрхэхэд механик шинж чанараа алддаггүй." - Тусгай аргуудыг ашиглан буфер ислийн давхаргыг энэ субстратад түрхэж, гадолиниум-барийн купратын хальсыг функциональ давхарга болгон хэрэглэнэ. Дараа нь энэ бүтцийг мөнгө эсвэл зэсийн нимгэн давхаргаар бүрж, ийм байдлаар ашигладаг. хэт дамжуулагчдтөхөөрөмжүүд.

Зөвхөн нэг эсвэл хоёр микрон зузаантай энэ материал нь 1 мм² хөндлөн огтлолд 500 А орчим гүйдэл дамжуулах чадвартай, өөрөөр хэлбэл ердийн зэс кабелиас хэдэн зуу дахин их байдаг. Үүний дагуу энэ соронзон хальс нь өндөр гүйдэл шаардагдах програмуудад тохиромжтой. Өндөр гүйдлийн кабель, өндөр талбайн соронзон нь хэрэглээний гол чиглэл юм."

SuperOx нь VTSP-2 соронзон хальсны үйлдвэрлэлийн бүрэн мөчлөгтэй. Энэхүү шинэлэг бүтээгдэхүүний борлуулалт 2012 онд эхэлсэн бөгөөд одоо материалыг зөвхөн Орост төдийгүй болон экспортолсонЕвропын холбоо, Япон, Тайвань, Шинэ Зеланд зэрэг есөн оронд.
"Дэлхий дээр VTSP-2 соронзон хальс үйлдвэрлэгч тийм ч олон байдаггүй" гэж Вадим Амеличев тайлбарлав. -Америкийн хоёр компани Өмнөд Солонгос, Японд байдаг. Европт биднээс өөр хэн ч ийм туузыг үйлдвэрийн хэмжээнд үйлдвэрлэдэггүй. Манай соронзон хальсыг олон судалгааны төвд туршиж, өрсөлдөх чадвараа баталсан түүний шинж чанарууд."

Шинэ салбарыг хөгжүүл

"Өндөр температурын хэт дамжуулалт саяхан гарч ирсэн хэдий ч түүнийг технологид ашиглах асуудлыг эрчимтэй судалж байна. технологийн хувьдДэлхийн өндөр хөгжилтэй орнууд” гэж ОХУ-ын АЭС-ийн жинхэнэ гишүүн, Оросын супер дамжуулагч ХК-ийн хөгжлийн захирал Виктор Панцырный, техникийн шинжлэх ухааны доктор, “Манай улсад ОХУ-ын Ерөнхийлөгчийн дэргэдэх комиссын хүрээнд Орчин үеийн шинэчлэлийн холбоо ба технологийнОХУ-ын эдийн засгийг хөгжүүлэхийн тулд “Эрчим хүчний хэмнэлт” тэргүүлэх чиглэлийн “Шинэлэг эрчим хүч” төслийн хүрээнд “Супер дамжуулагч аж үйлдвэр” төслийг эхлүүлсэн.

Хэт дамжуулагчийн үйлдвэрлэлийн салбарт энэ төслийг Росатом улсын корпорацийн бүтээсэн Оросын супер дамжуулагч компани зохицуулдаг. 2011-2015 он хүртэлх таван жилийн хугацаанд тэд өндөр температурт хоёр дахь үеийн хэт дамжуулагч үйлдвэрлэх, урт (1000 м хүртэл) HTSP-2 туузан утас үйлдвэрлэх өрсөлдөх чадвартай технологийг бий болгох, түүнчлэн туршилтын загваруудыг боловсруулахаар төлөвлөж байна. цахилгаан эрчим хүчний үйлдвэрлэлийн HTSP-2 утаснуудад суурилсан тоног төхөөрөмжийн . Эдгээр нь генераторууд юмөндөр хүчин чадал, гүйдэл хязгаарлагч (COT), кинетик энерги хадгалах төхөөрөмж (KNE), түүнчлэн соронзон систем, индуктив энерги хадгалах төхөөрөмж (SPIN), трансформатор, өндөр чадлын цахилгаан мотор зэрэг хүчирхэг гүйдэл дамжуулдаг.

2016 оноос эхлэн HTSC-2 утас болон тэдгээрт суурилсан хэд хэдэн төхөөрөмжийг цувралаар үйлдвэрлэхээр төлөвлөж байна. Энэхүү төслийн ажилд их дээд сургууль, эрдэм шинжилгээний болон үйлдвэрлэлийн судалгааны төв, дизайны товчоо, үйлдвэрлэлийн байгууллагууд, тухайлбал VNIINM ХК, NIIEFA ХК, NIITFA ХК, GIREDMET ХК, "NIFHI" ХК, ТВЭЛ ХК зэрэг 30 орчим байгууллага оролцож байна. "Точмаш" ба түүний гадна, "Курчатовын хүрээлэн" үндэсний судалгааны төвд, ENIN тэд. Кржижановский, FSBEI MAI, NRNU MEPhI, SUAI, ХК Россети, ХК STC FGC UES, ХК SuperOx, ХК VNIIKP, ХК NIIEM, OKB Yakor гэх мэт.

"Бүтцийн хувьд төсөл нь зэрэгцээ гүйцэтгэсэн есөн ажлаас бүрддэг" гэж Виктор Панцырный тайлбарлав. -2011-2013 он хүртэл 50 кВт-ын мотор ба генератор, 0.5 МЖ кинетик энерги хадгалах төхөөрөмж, 3.5 кВ-ын цахилгаан сүлжээнд зориулсан 3.5 МВт-ын хэт дамжуулагч богино залгааны гүйдэл хязгаарлагч, 10 кВА хэт дамжуулагч трансформатор, гүйдлийн утас зэрэг хэт дамжуулагч машинуудын дотоодын анхны ашиглалтын загваруудыг бүтээж чадсан. соронзон системийн хувьд 1500А гүйдэл дамжуулдаг.

VTSP-2 туузан утсыг дотооддоо бүрэн үйлдвэрлэх технологийн үндэс нь түүхий эдээс эхлээд эцсийн бүтээгдэхүүнд хяналт тавих арга хүртэл бий болсон. Эрчим хүчний төхөөрөмжүүдийн бүрэн хэмжээний прототипийг бий болгоход шилжих боломжтой болсон технологийн үндсэн шийдлүүд олдсон. Тиймээс 200 кВт-ын хүчин чадалтай хөдөлгүүр бүтээх ажил одоо дуусч байна” гэв.

HTSP-2 ороомог ашигласны ачаар ийм мотор суурилуулсан цахилгаан машины хувьд(цахилгаан автобус) зайгаа цэнэглэх хооронд миль 15-20% нэмэгдэнэ. 7 МВА-аас дээш чадалтай хэт дамжуулагч богино залгааны гүйдэл хязгаарлагчийг үйлдвэрлэж, төмөр замын тээврийн сүлжээнд туршихаар бэлтгэж байна. Салхины цахилгаан станцад ашиглах ирээдүйтэй 1 МВА генераторын үйлдвэрлэл дуусч байна.
Росатомын өвөрмөц технологид суурилсан кинетик эрчим хүчийг хадгалах төхөөрөмжийг бүтээж байна хэт дамжуулагчтай 7 MJ-ээс их эрчим хүчний эрчимтэй нисдэг дугуйны түдгэлзүүлэлт. Хуримтлагдсан энергийг маш богино хугацаанд хэд хэдэн MJ хүртэл ялгаруулах чадвартай индуктив энерги хадгалах төхөөрөмжийг бүтээснийг тэмдэглэх нь зүйтэй. Мөн 1000 кВА чадалтай хэт дамжуулагч трансформатор бүтээх ажил эцсийн шатандаа явж байна.

"Үүнээс гадна төслийн хамгийн чухал үр дүн нь хүчирхэг туршилтыг бий болгох явдал юм ба технологийнсуурь, түүнчлэн хэт дамжуулагч технологийн чиглэлээр өндөр мэргэшсэн мэргэжилтнүүдийн багийг бүрдүүлэх гэж Виктор Панцырный дүгнэв. -Энэ жил Курчатовын хүрээлэнгийн судалгааны төвд лазерын аргаар HTSC-2 туузан хэт дамжуулагч үйлдвэрлэх иж бүрэн үйлдвэрлэл, судалгааны шугамыг ашиглалтад оруулна. Энэхүү шугам нь Курчатовын NBICS төвийн шинжлэх ухааны хүчирхэг дэд бүтцийг дээд зэргээр ашиглан HTSC материалын шинжлэх ухаан, технологийг хөгжүүлэх хэрэгсэл болно. Энэ нь өндөр технологийн тэргүүлэх чиглэлийг эрчимтэй хөгжүүлэх боломжийг олгоно арилжааны чиглэлээрхэт дамжуулагч технологи".

АС кабель

ОХУ-ын 200 м урт хэт дамжуулагч кабель бүтээх төслийн талаар ярихгүй байхын аргагүй.Тэд кабелийг бүтээх ажилдаа орсон ХК "Эрчим хүчинститут тэд. Г.М. Кржижановский"(ENIN), "Бүх Орос" ХККабелийн аж үйлдвэрийн шинжлэх ухааны судалгааны хүрээлэн (VNIIKP), Москвагийн нисэхийн хүрээлэн, Цахилгаан эрчим хүчний үйлдвэрлэлийн шинжлэх ухаан, техникийн төв ХК. Хөгжил нь 2005 онд эхэлсэн бөгөөд 2009 онд тусгайлан бүтээсэн өвөрмөц туршилтын талбайд амжилттай туршсан прототипийг бүтээжээ.

HTSC кабелийн гол давуу тал нь гүйдлийн өндөр ачаалал, алдагдал багатай, байгаль орчинд ээлтэй, галын аюулгүй байдал юм. Үүнээс гадна, 10-20 кВ-ын хүчдэлтэй ийм кабелиар өндөр хүчийг дамжуулах үед завсрын дэд станц шаардлагагүй.

HTSC кабель нь нарийн төвөгтэй олон давхаргат бүтэц юм. Төвийн тулгуур элемент нь зэс туузаар ороосон зэс, зэвэрдэггүй ган утсаар хүрээлэгдсэн зэвэрдэггүй ган спираль хэлбэрээр хийгдсэн. Төвийн элементийн дээд талд хэт дамжуулагч соронзон хальсны хоёр давхаргыг тавьж, дээр нь өндөр хүчдэлийн тусгаарлагчийг байрлуулна. Үүний дараа зэвэрдэггүй ган туузаар ороосон уян хатан зэс туузны давхарга болох хэт дамжуулагч дэлгэцийг хэрэглэнэ. Кабелийн судал бүрийг 200 м урттай уян хатан криостат руу татдаг.

Энэхүү олон бүрэлдэхүүн хэсэгтэй бүтцийг бий болгох нь HTSC соронзон хальс нь маш мэдрэмтгий байдаг тул төвөгтэй байдаг.Технологийн үйл ажиллагааны үндсэн хэсэг нь VNIIKP ХК-ийн үндсэн дээр хийгдсэн. Гэсэн хэдий ч өндөр хүчдэлийн тусгаарлагч үйлдвэрлэхийн тулд кабелийг Перм рүү Камский Кабелийн үйлдвэрт хүргэсэн.

"Бид HTSC кабельд цаасан тусгаарлагч түрхэх ажлыг хийсэн" гэж Камский кабель ХХК-ийн ерөнхий технологич орлогч Александр Азанов хэлэв. - Өмнө нь тосоор дүүргэсэн өндөр хүчдэлийн кабель үйлдвэрлэхэд ашиглаж байсан өвөрмөц төхөөрөмжийг ашигласан. Тийм ч учраас хагас боловсруулсан бүтээгдэхүүнийг Москвагаас Перм рүү, буцаж хүргэхэд ямар ч нөөц бололцоогүй. Одоохондоо ийм тусгай кабель үйлдвэрлэхийн тулд үйлдвэрлэлийг нэг газар зохион байгуулахаас илүү өөр өөр үйлдвэрт суурилуулсан өвөрмөц төхөөрөмжийг ашиглах нь зүйтэй гэж би бодож байна.

Ойрын ирээдүйд манай болон бусад үйлдвэрт энэ кабелийг цуваа үйлдвэрлэх ажлыг зохион байгуулах магадлал багатай, учир нь шугам суурилуулах ажил хэт дамжуулагчтайЭнэ нь маш ховор бөгөөд маш богино хугацаанд (1 км-ээс ихгүй) үйлдвэрлэгддэг. Үүний гол шалтгаан нь HTSC кабелийн өртөг, засвар үйлчилгээ (шингэн азотыг кабелиар байнга шахах шаардлагатай байдаг) юм.”

DC кабель

Өнөөдөр HTSC кабелийг бий болгох чиглэлээр хөгжүүлэлт үргэлжилж байна. ХК FGC EES болон FGC EES Шинжлэх ухаан техникийн төв ХК хамтран “2500 А гүйдэл, 2500 м хүртэл урттай 20 кВ хүчдэлийн өндөр температурт хэт дамжуулагч тогтмол гүйдлийн кабелийн шугамыг бий болгох” судалгааны ажлыг хийж байна. Ирээдүйн шинэлэг эрчим хүч дамжуулах системийн анхны загвар болох FGC UES-ийн Шинжлэх ухаан, техникийн төвд боловсруулж, Эрхүүгийн үйлдвэрт үйлдвэрлэсэн хоёр туйлт HTSC кабелийн 30 м-ийн хоёр хэсэг нь одоогийн туршилтыг амжилттай давлаа. болон өндөр хүчдэл 2013 оны туршилтууд

2014 оны 11-р сард 50 МВт-ын хүчин чадалтай шинэлэг цахилгаан дамжуулах зориулалттай хувиргах тоног төхөөрөмжийн туршилтыг хийсэн. ашиглаххэдэн зуун метрийн урттай хэт дамжуулагч кабель. Томоохон хотуудыг эрчим хүчээр хангахад HTSC кабелийг ашиглах нь газар олголтыг багасгах, татгалзах боломжийг олгоно. барилгаасагаарын шугам татах, цахилгааны алдагдлыг бууруулах.

FGC UES-ийн судалгаа хөгжлийн төв нь HTSC дээр суурилсан тогтмол гүйдлийн кабелийн шугам нь хувьсах гүйдлийн шугамтай харьцуулахад хэд хэдэн давуу талтай болохыг тэмдэглэжээ. Энэ нь танд хамгийн бага алдагдалтай эрчим хүчийг дамжуулахаас гадна богино залгааны гүйдлийг хязгаарлах, реактив хүчийг зохицуулах, эрчим хүчний урсгалыг хянах, урвуу байдлыг хангах боломжийг олгодог.

Техникийн шинжлэх ухааны доктор, Оросын ШУА-ийн академич, шинжлэх ухааны чиглэлийн захирал Виталий Высоцкий "ОХУ-ын HTSC кабелийн хөгжүүлэгчид тэргүүн эгнээнд явж байгааг мэдэхэд таатай байна" гэж хэлэв. "VNIIKP" ХК-ийн хэт дамжуулагч утас, кабелийн хэлтэс. - Жишээлбэл, 200 м-ийн кабель нь 2009–2013 онд Европт хамгийн том кабель байсан бөгөөд зөвхөн 2014 онд Германд 1 км кабель суурилуулсан. Гэхдээ Санкт-Петербургт 2.5 км кабелийн туршилт хийснээр энэ дээд амжилтыг эвдэх болно."

Төрийн дэмжлэгээс эхлээд хувийн хөрөнгө оруулалт хүртэл

Мэргэжилтнүүд дэлхийн болон Оросын хэт дамжуулагчийн зах зээл нэлээд идэвхтэй хөгжиж байгааг таамаглаж байна. Ийнхүү SuperOx CJSC-ийн Төлөөлөн Удирдах Зөвлөлийн дарга Андрей Вавилов хэлэхдээ, дэлхийн HTSC зах зээлийн хэмжээ жил бүр хоёр дахин нэмэгдэж, 2017 онд 1 тэрбум долларт хүрнэ гэж тэмдэглэж байгаа бол Оросын Холбооны Улсын дэлхийн зах зээл дэх эзлэх хувийг ойролцоогоор тооцоолж болно. 10%.

"Эрчим хүчний хэрэглээний нягтрал байнга өсөн нэмэгдэж байгаа бөгөөд хэт дамжуулагчгүйгээр өсөн нэмэгдэж буй эрэлт хэрэгцээг хангах боломжгүй тул цахилгаан эрчим хүчний салбарын хэт дамжуулагчийн зах зээл хөгжих ёстой" гэж Виталий Высоцки хэлэв. - Гэсэн хэдий ч эрчим хүчний ажилтнууд шинэ, тэр ч байтугай бүх зүйлд маш консерватив байдаг бас үнэтэй.Тиймээс одоохондоо төрийн байгууллагуудын дэмжлэгтэйгээр шинэ төслүүдийг сурталчлах нь гол ажил болоод байна. Энэ нь хэт дамжуулагч төхөөрөмжүүдийн найдвартай байдал, үр ашгийн баталгаа болно. Шинэ төслүүд бий болсноор HTSC соронзон хальсны үйлдвэрлэлийн эрэлтийг бий болгож, тэдгээрийн гарцыг нэмэгдүүлж, үнийг бууруулж, зах зээлийн хөгжилд дахин тусална."

"Энэ үе шатанд тавьсан бүх зорилтыг цогцоор нь шийдвэрлэх нь төрийн бүрэн тусламжгүйгээр боломжгүй юм, гэхдээ жил бүр HTSC технологийн хөрөнгө оруулалтын сонирхол нэмэгдэж байгаа нь хувийн хөрөнгө оруулалтын урсгалыг өндөр итгэлтэйгээр хүлээх боломжийг бидэнд олгодог. түүний цаашдын арилжааны хөгжилд "гэж түүний хамтран зүтгэгч Виктор Панцырный санал нэг байна.
Ер нь хэт дамжуулагч технологийн ач холбогдлын талаар төрийн түвшинд ойлголттой байгаад мэргэжилтнүүд баяртай байна.
“Хэт дамжуулагчийн үйлдвэрлэлийг хөгжүүлэх нь улсын хэмжээнд чухал ач холбогдолтой бөгөөд шилжилтийн чухал хэсэг юм шинэлэг болгохулс орны эдийн засгийн хөгжлийн зам. Энэ тухай саяхан ОХУ-ын Холбооны Хурлын Эрчим хүчний Төрийн Думын хорооны даргын дэргэдэх Зөвлөхүүдийн зөвлөлийн өргөтгөсөн хуралдаан дээр дурьдсан бөгөөд ялангуяа ОХУ-ын эдийн засаг, улс төрийн бие даасан байдлыг хангах зорилгоор ОХУ-ын Холбооны Хурлын Эрчим хүчний асуудал эрхэлсэн хорооны даргын дэргэдэх Зөвлөлдөх зөвлөлийн өргөтгөсөн хуралдаан дээр дурджээ. Орос улсад дотоодын үйлдвэрлэл бага байх нь стратегийн хувьд зайлшгүй шаардлагатай ба өндөр температурхэт дамжуулагч материал, хэт дамжуулагч төхөөрөмж, тэдгээрт суурилсан бүтээгдэхүүн" гэж Виктор Панцырный хэлэв.

Ирээдүйн төлөвлөгөө

Бид мэргэжилтнүүдээс хэт дамжуулагчийн аль хэрэглээ нь хамгийн ирээдүйтэй, ойрын жилүүдэд технологийг хаана ашиглах боломжтойг үнэлэхийг хүссэн.

"Дэлхий даяарх нэгэн адил хэт дамжуулагч кабелийн төслүүд өнөөдөр Орос улсад хамгийн дэвшилтэт төсөл юм. Тэд хөгжих ёстой, бид хөгжинө гэж найдаж байна" гэж Виталий Высоцкий хэлэв. - HTSC дээр суурилсан хэт дамжуулагч кабель нь нэлээд үнэтэй хэвээр байгаа хэдий ч цэвэр арилжааны бүтээгдэхүүн болсон. Энэ нь өргөн тархалттай эхэлж, ихээхэн хэмжээний HTSC соронзон хальс шаардагдах үед хямд болох бөгөөд энэ нь зардлыг бууруулах болно. тэдний үйлдвэрлэл.

Гэсэн хэдий ч, миний бодлоор, хамгийн шаардлагатай мөн эрэлт хэрэгцээтэйцахилгаан эрчим хүчний үйлдвэрлэлийн хувьд 100 кВ ба түүнээс дээш хүчдэлийн түвшний хэт дамжуулагч богино залгааны гүйдэл хязгаарлагч юм. Энэ хүчдэлийн ангиллын ердийн төхөөрөмжүүд ердөө байдаггүй бөгөөд хэт дамжуулагчгүйгээр хийх боломжгүй юм. Ийм төслүүд манай улсад хэдийнэ яригдаж эхэлсэн. Үүнээс гадна, миний бодлоор, салхин үүсгүүрт зориулсан HTSC машинууд сайн ирээдүйтэй. Тэд нэг генераторын жинг мэдэгдэхүйц (хэд хэдэн дахин) бууруулж, нэгжийн хүчийг нэмэгдүүлнэ гэж амлаж байна.

"Өнөөдөр хэт дамжуулагч бүтээгдэхүүний зах зээлийг хөгжүүлэх хөдөлгөгч хүч нь цахилгаан эрчим хүчний салбар (цахилгаан кабель ба гүйдэл хязгаарлагч) юм" гэж Андрей Вавилов хэлэв. “Гэхдээ бусад хэд хэдэн салбарт ч бас ихээхэн боломж бий. Жишээлбэл, өнөөдөр шинжлэх ухаан, изотопын үйлдвэрлэл, анагаах ухаанд ашигладаг хурдасгагч технологид бага температурт хэт дамжуулагчийг үр дүнтэй орлуулах HTSC утсыг ашиглах хувилбаруудыг боловсруулж байна. Орос улс энэ чиглэлээр, ялангуяа Дубна хотод орчин үеийн NICA коллайдер барих томоохон төлөвлөгөөтэй байна.

Өвөрмөц зүтгүүрийн шинж чанар, бага масс, жинтэй үр ашигтай эргэдэг машин бүтээх нь асар их боломж юм. Ийм хөдөлгүүрүүд нь юуны түрүүнд том хөлөг онгоцны хөдөлгөөнийг хангахын тулд эрэлт хэрэгцээтэй байдаг бөгөөд генераторуудыг ашиглаж болно сэргээгдэх эрчим хүчэрчим хүч.

Соронзон хөөрөх үзэгдэл өнөөдөр цоо шинэ хэтийн төлөвийг нээж байна. Эдгээр нь зөвхөн тээврийн систем төдийгүй контактгүй манипулятор, түүнчлэн өргөн хүрээний хэрэглээ бүхий бат бөх холхивч юм."

"Өндөр температурын хэт дамжуулагчийг цаашид хөгжүүлэх нь зөвхөн үржүүлэх нөлөө үзүүлэхгүй. цахилгаан эрчим хүчний салбарт,гэхдээ сансар огторгуй, нисэх, тэнгис, автомашин зэрэг бусад салбаруудад болон төмөр замтээвэр, механик инженерчлэл, металлурги, электроник, анагаах ухаан, хурдасгуурын технологи. Хэт дамжуулагч технологи нь улс орны батлан ​​хамгаалах чадавхийг бэхжүүлэхэд чухал ач холбогдолтой" гэж Виктор Панцырный хэлэв.

Нэг үгээр хэлбэл хэт дамжуулалтад суурилсан технологийн цаашдын хөгжил нь хүн төрөлхтний өмнө болон ойрын ирээдүйд асар том хэтийн төлөвийг нээж байна.

Физикчид ReFeAsO хэмээх химийн ерөнхий томьёотой шинэ төрлийн хэт дамжуулагчийг нийлэгжүүлж чаджээ (энд Re нь газрын ховор металлын нэгийг илэрхийлдэг: Sm - самари, Nd - неодим, Pr - празеодим, Ce - цери, Ла - лантан). Эдгээр бодисууд нь хэт дамжуулагч төлөвт шилжих шилжилтийн санаанд оромгүй өндөр температуртай бөгөөд 55 К хүрдэг. Өмнө нь нээсэн бараг бүх өндөр температурын хэт дамжуулагч (HTSC) нь зэсийн ислийг агуулдаг. Анх удаа олж авсан аяга бус HTSC-ийн өргөн ангилал нь өндөр температурын хэт дамжуулалтын үзэгдлийн онолын тайлбарыг эцэст нь олно гэсэн итгэл найдвар төрүүлж, хэт дамжуулагч руу шилжих температурыг цаашид нэмэгдүүлэх замд шинэ боломжийг нээж өгч байна. муж.

Хэт дамжуулалт гэдэг нь цахилгаан гүйдэл урсах үед эсэргүүцэл бүрэн байхгүй байх үзэгдэл, түүнчлэн хамгийн тохиромжтой диамагнетизм (өөрөөр хэлбэл дээжээс соронзон орныг "түлхэх": соронзон орон нь материалын гүнд нэвтэрдэггүй).

Хэт дамжуулагчийн хамгийн тохиромжтой диамагнетизм нь дээжийн гадаргуу дээгүүр тасралтгүй гүйдэл гүйж эхэлдэг бөгөөд түүний соронзон орон нь гадаад соронзон орныг бүрэн нөхдөгтэй холбон тайлбарлаж болно. Гадны соронзон орныг хамгаалж байгаа саармагжуулах гүйдлийн нягт нь гадаргуугаас хэт дамжуулагч хүртэлх зайд хурдан буурдаг. Үүний дагуу энэ бүсэд гадаад соронзон орон нь гадаргуугийн тодорхой утгаас гүнд тэг хүртэл буурдаг. Тайлбарласан үзэгдлийг 1933 онд Германы физикч Вальтер Майснер, Роберт Охсенфельд нар нээсэн бөгөөд үүнийг Meissner-Ochsenfeld эффект гэж нэрлэдэг. Эсэргүүцэл байхгүй ба соронзон орныг дээжээс хөөх (Мейснер-Охсенфельд эффект) гэсэн хоёр шаардлагыг хангасан төлөвийг ерөнхийдөө хэт дамжуулагч гэж үздэг.

Технологичид - "хэрэглээний" хэт дамжуулагчийн мэргэжилтнүүдийн гол ажил бол өрөөний чухал температуртай хэт дамжуулагчийг бий болгох явдал юм. Tc). Мэдээжийн хэрэг, ийм материалыг санамсаргүй байдлаар хайхад хэцүү байдаг тул физикчид өөрсдийн загвараараа хайлтын чиглэлийг зааж өгөхийг оролддог материал судлаачдын тусламжид ирдэг. Хэдийгээр түүхээс харахад хэт дамжуулагчийн хувьд эсрэг үйл явц ажиглагдах магадлал өндөр байдаг - технологичид HTSC-ийг олж, онолчид загвар бүтээдэг. Гэсэн хэдий ч хэрэв өндөр температурын хэт дамжуулалтын онолыг бүтээсэн бол өрөөний температурт бодис хайх TcЭнэ нь илүү хялбар байх болов уу.

Хэт дамжуулагчийн үзэгдлийг хангалттай тайлбарласан анхны онол бол Бардин-Купер-Шрифферийн онол (BCS онол) юм. Энэ бол бага температурын хэт дамжуулалтын онол юм. Үүний мөн чанар нь дараах байдалтай байна: бодис дахь электронууд нь материалын болор торны чичиргээтэй (фононууд) харилцан үйлчлэлцэх замаар Куперын хос гэж нэрлэгддэг хосууд болон нэгдэж, асар том хэмжээтэй нэг "организм" мэт ажилладаг. атомын масштаб. Үүний үр дүнд Cooper хосуудын цахим систем нь материалаар урсах явцад саад тотгорыг " анзаардаггүй" (өөрөөр хэлбэл энэ нь тэг эсэргүүцэлтэй тулгардаг).

1986 онд IBM корпорацийн Цюрих дахь салбарын ажилтан Йоханнес Беднорз, Карл Мюллер нар зэс, лантан, барийн исэл (La 2-x Ba x CuO 4) дээр суурилсан керамик нь хэт дамжуулагч төлөвт шилжих чадварыг олж илрүүлжээ. 30 К, энэ нь өндөр температурын хэт дамжуулалтад хүрэх эхний үе шат байв. Түүнээс хойш HTSC-тэй холбоотой өөр олон бодис илэрсэн. Түүнээс гадна тэр цагаас хойш эгзэгтэй температурыг 5 дахин ихэсгэх боломжтой болсон (1-р зургийг үз), гэхдээ HTSC-ийн ажиглагдсан шинж чанарыг сайн тодорхойлсон онолын загварыг бүтээх боломжгүй байна.

Өндөр температурын хэт дамжуулалтыг тайлбарлахын тулд BCS онолыг ашиглах оролдлого амжилтгүй болсон; Одоогийн байдлаар арга барилаараа олон янз байдаг арав гаруй загвар байдаг бөгөөд тус бүр нь зарим нэг зөв таамаглал дэвшүүлдэг. 1-р зураг дээрх графикаас харахад La 2-x Ba x CuO 4-ийн дараа нээгдсэн бүх бодисын найрлага өндөр байгааг тэмдэглэх нь зүйтэй. TcЗэсийн исэл нь бараг байнга ордог (нэг үл хамаарах зүйл бол доор дурдсан магнийн диборид юм MgB 2) - дээр дурдсан өндөр температурын хэт дамжуулагч загваруудын ихэнх нь энэ баримтыг ашигладаг. Тиймээс энэ хавар зэсийн исэлд үндэслээгүй өндөр температурт хэт дамжуулагчийн бүхэл бүтэн ангийн тухай мэдээлэл "өрөөний" хэт дамжуулалтын асуудалд ахиц дэвшил гарна гэж найдаж, шинжлэх ухааны нийгэмлэгийн сонирхлыг татсан нь гайхах зүйл биш юм.

Өнөөг хүртэл магнийн диборид шилжилтийн хамгийн өндөр температуртай (39 К) аяга бус HTSC-ийн дунд байсан. MgB 2. Түүний хэт дамжуулалтыг 2001 онд олж илрүүлсэн бөгөөд өөрийн гэсэн сонирхолтой шинж чанартай байдаг: ийм өндөр эгзэгтэй температур нь түүний дотор хоёр (!) "төрлийн" Купер хосууд байдаг тул тэдгээр нь хоорондоо харилцан үйлчилдэг. бусад, чухал температурыг нэмэгдүүлэх.

Tc = 26 К (х индекс нь хүчилтөрөгчийн атомууд фторын атомаар солигдсон харьцааг илэрхийлдэг) Төмөр дээр суурилсан давхаргат хэт дамжуулагч LaFeAs (x = 0.05-0.12) гэж нэрлэгддэг аяга бус HTSC-ийг нээсэн тухай анхны тайланд физикчдийн хувьд. Токиогийн Технологийн Хүрээлэнгээс Хидео Хосоно тэргүүтэй хэсэг эрдэмтэд 26 К-ээс доош температурт цахилгаан эсэргүүцэлгүй материалыг нийлэгжүүлсэн байна.

Мэдээжийн хэрэг, 26 К бол 39 биш. Гэсэн хэдий ч энэ нь зөвхөн эхлэл байсан. Хосоно нийтлэлдээ (хоёрдугаар сард буцаж ирсэн) үүнийг санал болгосон TcЖишээ нь, материалыг шахах эсвэл лантаныг өөр элементээр солих замаар нэмэгдүүлэх боломжтой. Үнэхээр ч хэсэг хугацааны дараа төмрийн арсенидын бусад нэгдлүүдээс хэт дамжуулагчийг илрүүлсэн тухай мэдээлэл гарч эхэлсэн. Өгүүллийн гарчгийг он цагийн дарааллаар оруулав: Гадолиниум-арсенидын исэлд 36 К-ийн хэт дамжуулалт GdO 1-x F x FeAs - материалд хэт дамжуулалт ажиглагдсан GdOFeAs = 36 К, Самари-арсенидын исэлд 43 К-ийн хэт дамжуулалт - материалын хэт дамжуулалт SmOFeAs c Tc= 43 К, Төмөр дээр суурилсан F-дэвхмэл давхаргатай дөрөвдөгч нэгдэл PrFeAs-д 52 К-ийн хэт дамжуулалт - фторын нэмэлттэй нэгдэл PrOFeAs-д 52 К ба түүнээс доош температурт эсэргүүцэл байхгүй. Чухал температурыг нэмэгдүүлэхийн тулд даралтыг ашиглах тухайд, төмрийн суурьтай давхаргат нэгдэл LaO 1-x F x FeAs-ийн хэт дамжуулалтыг 43 К-ийн ажлын явцад тогтоосон шиг фторын хольцтой ижил LaOFeAs нь 4 даралттай байж болно. GPa (агаар мандлын хэмжээ 40,000 дахин их) нэмэгддэг Tc 43 К хүртэл.

Саяхан, төмөр дээр суурилсан F-дэвхмэл давхаргат дөрөвдөгч нэгдэл SmFeAs-ийн 55 К-ийн хэт дамжуулагчийн тухай өгүүлэл SmFeA-ийн хэт дамжуулалтыг дээд амжилтаар ажигласан тухай гарсан. Tc= 55 К (Зураг 3).

Эдгээр нэгдлүүдийг нээхтэй зэрэгцэн тэдгээрт хэт дамжуулагч хэрхэн үүсдэг вэ, өөрөөр хэлбэл бодисын хэт дамжуулалтыг хариуцдаг Купер хосууд хэрхэн үүсдэг вэ гэсэн асуулт гарч ирэв.

Тэдний болор бүтцийн хувьд ReFeAsO нь купратын хэт дамжуулагчаас бараг ялгаагүй болох нь тогтоогдсон - хэт дамжуулагч гүйдэл дамждаг давхаргын ижил ээлжлэн (3-р зургийг үз). Энэхүү зүйрлэл нь эрдэмтдэд хэт дамжуулагч үүсэх шинж чанар нь купрат HTSC-тэй ижил байх магадлалтай гэсэн санааг төрүүлэв. Энэхүү таамаглалыг шалгахын тулд тооцооллыг хийсэн бөгөөд хэрэв Cooper хосууд BCS-ийн онолын дагуу "шинэ шатаасан" HTSC-д үүссэн бол тэдгээрийн эгзэгтэй температур 1 К-ээс хэтрэхгүй байх ёстой бөгөөд энэ нь туршилтын өгөгдөлтэй зөрчилддөг. Магнийн диборидтэй адил хэт дамжуулагч үүсэх механизмын тухай өгүүлсэн бүтээлүүд гарч ирэв. Гэсэн хэдий ч cuprate HTSC-ийн нэгэн адил тодорхой онол хараахан бүтээгдээгүй байна.

Гэсэн хэдий ч эдгээр нээлтүүдийн ач холбогдлыг дутуу үнэлж болохгүй. Шинэ төрлийн төмрийн арсенидын HTSC нь өндөр температурын хэт дамжуулалтын онолын тайлбарыг гэрэлтүүлж, технологичдод чухал температурыг нэмэгдүүлэх замыг харуулах боломжтой юм.

Нийтлэл: Өндөр температур

Хэт дамжуулалт (HTSC).

Бүтээлийн онолын үндэс ба технологи

Эд хөрөнгөтэй материал

Өндөр температурын хэт дамжуулалт

(цахилгаан эсэргүүцэл байхгүй

Өрөөний температур хүртэл ба түүнээс дээш).

Академич МААНОЙ, Доктор РАНС.

Нийтлэл: Өндөр температурын хэт дамжуулалт (HTSC).

Оросын Байгалийн Шинжлэх Ухааны Академийн доктор).

Материалын шинж чанарыг бий болгох технологи өндөр температур

(өрөөний температур ба түүнээс дээш) хэт дамжуулалт (цахилгаан эсэргүүцэл байхгүй).

1. HTSC асуудлыг шийдвэрлэх урьдчилсан нөхцөл.

Асуудлын томъёолол (HTSC асуудлыг шийдвэрлэх) нь зөвхөн ногоон эрчим хүчний өвөрмөц хэтийн төлөвийг шийдвэрлэхэд төдийгүй HTSC-ийг дэвшилтэт хэрэгжүүлэх хэрэгцээ шаардлагаар тодорхойлогддог бөгөөд энэ нь олон тооны НЭГДСЭН КИБЕРНЕТИЙН ХУУРЛАХ бодисыг хэрэгжүүлэх урьдчилсан нөхцөл юм. НАНО-ХЭМЖЭЭНИЙ МОДУЛУУД (KS).

Онолын үндэслэл, сансрын системийг бий болгох хэрэгцээг энэхүү нийтлэлийн зохиогч "Сансар огторгуйн колоничлол: асуудал ба хэтийн төлөв" номонд оруулсан болно. Номыг бичих үед HTSC-ийг хэрэгжүүлэх үндсэн арга барил, онолын зарчмуудыг томъёолсон болно. Зохиогч тэднийг санаатайгаар нийтлээгүй тул бусад судлаачдад асуудлыг шийдвэрлэх боломжийг олгосон. Үүнийг дурдсан номонд тусгасан болно (1-р 1997, Новокузнецк, 2-р 2003, Тюмень - хэвлэл). Энэхүү үйл ажиллагааны сэдэл нь зохиогчийн хүн төрөлхтний шинжлэх ухаан, техникийн ерөнхий асуудлыг шийдэхийг өөртөө авахгүй байх, бусад судлаачид, багуудад бүтээлч байх боломжийг олгох хүсэл байв.

Зохиогч "УИВЕРСУМЫН ЕРӨНХИЙ ОНОЛЫН ЭХЛЭЛ" (NOTU), (2010-2011) нийтлэлийг бичих үед HTSC үйлдвэрлэх технологи нь эцэст нь "өнгөлсөн" байв. Энэ нийтлэлийг нийтлэх үед (HTSC дээр) энэ нийтлэлийг нийтлэхийг зарласан (зохиогчийн хувийн вэбсайт дээрх материалыг үзнэ үү).

Өнөөдрийг хүртэл бусад судлаачид HTSC-ийн асуудлыг шийдэж чадаагүй байгаа тул энэ нийтлэлийн зохиогч түүний шийдлийн талаархи үзэл бодлоо нийтэлжээ. Цаашилбал, бусад судлаачдад "эхний эхлэл" өгөх нь утгагүй юм.

Үүний зэрэгцээ зохиогч энэхүү нийтлэлийг нийтлэхдээ хулгайн гэмт хэргийн эсрэг бүхэл бүтэн арга хэмжээ авдаг, тухайлбал: олон эрх бүхий байгууллагад (мэргэжлийн сэтгүүлийн редакци гэх мэт. хэвлэл мэдээллийн хэрэгсэл, ROSPATENT, RAS, Ерөнхийлөгчийн тамгын газар) урьдчилан тараах. Орос, FPI гэх мэт) шуудангийн илгээмжийн тэргүүлэх огноотой цаасан шуудангаар; дараа нь мэргэшсэн хүлээн авагчдад цахим шуудангаар түгээх; нийтлэлийн агуулга дахь логик "хавчуурга".

Зөвхөн хамгийн сүүлчийн арга бол нийтлэлийн текстийг зохиогчийн хувийн вэбсайтад байрлуулсан бөгөөд бусад сайтууд дээр нийтлэх тухай зарын хамт байна.

Хулгайн хулгайн эсрэг бусад, урьдчилан мэдэгдээгүй (гэхдээ ... - үр дүнтэй) арга хэмжээ авсан. Бусдын оюуны өмчөөс ашиг хонжоо олох гэсэн махчин, дунд зэргийн дурлагчид энд хийх зүйлгүй...

HTSC-ийн асуудлыг шийдэх арга замууд нь холбоотой бөгөөд NOTU-ийн постулатуудаас үүдэлтэй гэдгийг нэмж хэлэх хэрэгтэй. Орчлон ертөнцийн ерөнхий онолын логикийг үргэлж бүрэн (бүрэн) биш ч гэсэн энд тусгасан болно. Нэмж дурдахад, HTSC-ийн асуудлыг шийдэх арга замууд нь зохиогчийн санаа, боловсруулалтын бүхэл бүтэн цогцолборын салшгүй хэсэг юм.

2. Онолын үндэслэл.

Хэт дамжуулалтын нөлөөг Камерлингх Оннес 1911 онд хэт бага температурт хэд хэдэн металлын цахилгаан эсэргүүцлийг судлах туршилтын үеэр нээсэн. Хэт дамжуулагч материалын тоо одоогоор хэдэн арван байна. Сонгодог материалын (металл ба хайлш) хэт дамжуулагч төлөвт шилжих хамгийн өндөр температур нь 23.2 К (металл хоорондын ниобий ба германий хувьд) хүрдэг. Г.Беднорз, К.Мюллер нар супер дамжуулагчийн шинэ анги болох купрам агуулсан керамик эдлэлийг нээсний дараа эгзэгтэй температурын рекорд утгыг олж авсан. Энд эгзэгтэй температур хүрдэг

135 K. Хэт дамжуулагчийг S/P I төрөл ба S/P I төрөлд хуваана.

Соронзон орон нь эхнийх рүү нь бараг нэвтэрдэггүй (үүнийг гадагшлуулдаг - энэ нь хамгийн тохиромжтой диамагнитын шинж чанарыг харуулдаг). Хоёрдугаарт, соронзон орон нэвтэрдэг. Хэт дамжуулагч байдгийг нийтээр хүлээн зөвшөөрсөн онолын үндэслэл бол BCS (Бардин-Купер-Шриффер) онол юм. S/P эффектийн тайлбар нь материал дахь бозоник хос электронууд болон фонон механизмын илрэлтэй холбоотой байдаг. Үүний зэрэгцээ хэт дамжуулагч керамик эдлэлийн нээлт нь BCS нь хэт дамжуулалтын нөлөөний бүх шинж чанарыг ойлгоход хангалтгүй байгааг харуулж байна.

Шинжлэх ухаан, техникийн хамгийн чухал бөгөөд тулгамдсан ажил бол 300 градус К ба түүнээс дээш (өндөр температурын хэт дамжуулалт гэж нэрлэгддэг) эгзэгтэй температур (TC) бүхий S/P материалын онолын үндэслэл, эрэл хайгуул (эсвэл бүтээх) юм. HTSC). Энэ зорилгод хүрснээр цахилгаан эрчим хүчний салбарт хувьсгал гарах болно.Ялангуяа C/P авахын тулд криоген төхөөрөмж ашиглах шаардлагагүй болно. Цаашилбал, эрчим хүчний алдагдал бараг байхгүй, хэт хол зайд цахилгаан дамжуулах шугам барих боломжтой болно. Үүнээс гадна одоогийн байдлаар боломжгүй шинж чанартай эрчим хүчний тоног төхөөрөмж, төхөөрөмжийг бий болгох боломжтой болно.

Энэ бол даалгаврын (асуудал) мэдэгдэл юм. Бид үүнийг шийдэхийг хичээх болно.

Энэ асуудлын шийдэл нь зөвхөн квантын үзэл баримтлал, BCS-ийн онол дээр үндэслэхээс гадна одоогийн сонгодог онолуудын хүрээнээс давсан үзэл баримтлалд үндэслэсэн байх ёстой. Түүнчлэн керамик дахь S/P нь (өмнө дурдсанчлан) BCS-ийн тайлбараас давсан шинж чанарыг харуулдаг. Энэ бол нийтээр хүлээн зөвшөөрөгдсөн баримт юм. Тиймээс HTSC-ийн асуудлыг шийдэхдээ илүү өргөн хүрээний физик тодорхойлолт, хуулиудыг ашиглах хэрэгтэй. Ойлголтыг хөнгөвчлөхийн тулд бид сэдвийг тусдаа диссертаци, постулат хэлбэрээр танилцуулах болно.

3. HTSC-ийн диссертаци ба постулатууд.

3.1. Гадны потенциалын нөлөөн дор дамжуулагч дахь цахилгаан гүйдлийн үйл ажиллагааны талаархи санаа бодлын үндэс нь сийвэн дэх гүйдлийн урсгалын нөлөөг харгалзан үзэх ёстой. Плазм дахь гүйдэл (электронуудын нийт урсгал) соронзон орны шугамын дагуу хөдөлдөг бол электронууд нь DEBYE радиустай LARMOR тойрог замд дурдсан талбайн шугамын эргэн тойронд "эргэдэг" нь мэдэгдэж байна (плазмын физикийг үзнэ үү). Үзүүлсэн хөдөлгөөн нь орон нутагт хэт дамжуулагч шинж чанараараа тодорхойлогддог. Энэ нь электронуудын үндсэн шинж чанараас (ялангуяа, спирал болон ТАЙЛБАР-т тайлбарласан бусад) хамаардаг. Үүний зэрэгцээ, хатуу материал дахь гүйдлийн хөдөлгөөнийг загварчлахдаа ямар нэг шалтгаанаар ийм анхаарал хандуулахаас (үндэслэлгүй) татгалздаг (?!). Үүний зэрэгцээ, энэхүү арга нь нано хэмжээст түвшинд талст (болон аморф) бүтцийн дагуух электронуудын орон нутгийн хөдөлгөөнийг дүрслэн харуулахад маш үр дүнтэй байдаг. Чухамхүү энэ бодол нь дамжуулагч дахь дулааны улмаас эрчим хүчний алдагдал, түүнчлэн хэт дамжуулагчийн илрэлийг ойлгох түлхүүр юм.

3.2. Квантаар холбогдсон хос электронуудын спираль хэлбэртэй хөдөлгөөн (BCS-ийн дагуу) I төрлийн хэт дамжуулалтыг өгдөг. Квантын хамааралгүй хос электронуудын спираль хөдөлгөөн нь плазмын II хэлбэрийн хэт дамжуулалтыг үүсгэдэг.

Үүнтэй төстэй загвар нь хатуу хэт дамжуулагч материал дахь электронуудын хөдөлгөөнд мөн хүчинтэй.

3.3. Өндөр температурын хэт дамжуулалт нь атомын (нано хэмжээтэй) зайд байгаа ихэнх дамжуулагчийн онцлог шинж боловч электронуудын квант долгионы шинж чанар болон дамжуулагчийн талст бүтэц хоорондоо таарахгүйн улмаас хуваарь нэмэгдэх тусам алга болдог.

Энэ нь практикт хамгийн чухал дүгнэлтийг дэвшүүлдэг. Бензолын цагирагны хэв маягийн дагуу баригдсан дамжуулагчийн битүү цагираг нано хэмжээст бүтэц нь өндөр температурт хэт дамжуулагч юм. Энэхүү практик дүгнэлтийг туршилтаар баталгаажуулах ёстой. Үүнийг баталсан судлаачид Нобелийн шагнал хүртэх эрхтэй. Энэхүү постулатын бодит ашиг тус нь юуны түрүүнд микроэлектроникийн хэрэгцээнд зориулж цахилгаан наноаккумлятор үүсгэх боломжийг нээж өгч байгаа явдал юм. Энэхүү эффектийн хамгийн ирээдүйтэй хэрэглээ бол КИБЕРНЕТИЙН ХУУРЛАХ бодис модулийг ОЛОН НЭГДСЭН НАНО ХЭМЖЭЭНИЙ МОДУЛ (KS) дээр батарейгаар тоноглох явдал юм.

3.4. Ферромагнет дахь диполын шинж чанарууд нь тэдгээрийг (шинж чанар) нано түвшний HTSC-ийн тодорхой илрэлтэй холбох боломжийг олгодог. Энэ постулатыг туршилтаар найдвартай батлах ёстой. Баталгаажуулалт нь өндөр шагнал авдаг.

3.5. Физик, технологийн хамгийн том хэтийн төлөв нь шугаман HTSC-тэй холбоотой юм.

HTSC дахь электронуудын квант тууштай хөдөлгөөний санал болгож буй загварын дагуу HTSC үүсэхэд хатуу материалын шугаман бүтэц (нано түвшинд) хамгийн таатай нь мушгиа-мушгиа хэлбэртэй байдаг. Энэ бол хамгийн чухал постулат юм! Энэ шаардлагыг хангасан байгалийн бүтэц бий юу? Тийм ээ! Мөн тэд удаан хугацааны туршид танигдсан. Эдгээр нь ... РНХ-ДНХ-ийн молекулууд! Олон тооны судлаачид ийм чухал баримтыг яаж орхиж чадав аа?! Энэ нь РНХ-ДНХ HTSC-ийн шинж чанарууд нь биологийн хуулбарлах шинж чанарыг тайлбарлахад хэцүү байдаг гэдгийг хариуцлагатайгаар хэлж болно. Сүүлийн диссертацийн үнэн зөвийг батлахын тулд хуулбарлах үйл явцын химийн энергийг тооцоолоход хангалттай. HTSC нөлөө байхгүй тохиолдолд хуулбарлах үйл явц нь маш их эрчим хүч зарцуулдаг тул энэ нь зүгээр л боломжгүй болно. Энэхүү постулатыг батлах туршилтыг энэ чиглэлээр мэргэшсэн судлаачдад үлдээдэг. Үүний зэрэгцээ эдгээр баталгаажуулах судалгааны ач холбогдол нь судлаачид дахин Нобелийн шагнал хүртэх ёстой. Энэхүү нийтлэлийн зохиогч энэхүү постулатыг удахгүй туршилтаар батлах болно гэдэгт итгэлтэй байна. Итгэл нь HTSC шинж чанарыг илэрхийлэхгүйгээр тайлбарлах боломжгүй биологийн объектуудын хэт эрчим хүчний илрэлийн олон жишээг ойлгохоос үүдэлтэй.

3.6. HTSC-ийн биологийн материалын мушгиа-мушгиа бүтцийн загварыг дэвшүүлэх нь ийм биологийн бус материалыг - оновчтой HTSC шинж чанартай үйлдвэрлэх асуудлыг хэлэлцэх асуудалд оруулж байна. Ийм материалын физик, химийн шинж чанар ямар байх ёстой вэ?

Юуны өмнө ийм материалууд нь шугаман чиглэлтэй, мушгиа-мушгиа бүтэцтэй, нано хэмжээтэй хөндлөн огтлолтой байх ёстой. Эдгээр материалууд нь "шугамууд" нь РНХ-ДНХ-ийн молекулуудын сунасан (бөмбөлөг хэлбэртэй, ердийн уурагт байдаг шиг мушгираагүй) багцтай төстэй юм. Аналогийг олон судалтай кабелиар өгч болно. Ийм материал дахь HTSC шинж чанар нь зөвхөн нэг (уртааш) координатын тэнхлэгийн дагуу илэрдэг. HTSC-ийн бие даасан шугамуудын хооронд цахилгаан тусгаарлагч орчин байх ёстой. Энэ нь олон судалтай кабельтай өөр нэг зүйрлэлийг харуулж байна. Шугам бүрийн цахилгаан дамжуулах чанар (HTSC горимд) маш бага байх болно. "Кабелийн" өндөр цахилгаан дамжуулах чанарыг кабельд байгаа нано хэмжээтэй хөндлөн огтлолын шугамын нийлбэрээр тодорхойлно.

HTSC шинж чанартай материал үйлдвэрлэх технологийг үр дүнтэй хослуулах шаардлагатай.

4. HTSC материалын үйлдвэрлэлийн технологи.

Чухал асуудал бол хэт урт шугам үйлдвэрлэх (шугамуудын уулзвар дээр ердийн цахилгаан эсэргүүцэл гарч, HTSC эффект алга болно) ба кабельд эмх цэгцтэй суурилуулах явдал юм. Хоёр технологийг нэг технологид нэгтгэснээр асуудал шийдэгддэг. Үүний зэрэгцээ хавтгай технологид тохиолддог шиг олон шугамыг нэг кабельд үйлдвэрлэж, суурилуулдаг.

Үүний зэрэгцээ микроэлектроникийн үйлдвэрлэлд аль хэдийн ашиглагдаж байсан хавтгай технологи (мөн эпитакси, ялангуяа) мэдэгдэж байгаа хэлбэрээр -

сайн биш. Гурван хэмжээст засварлах нь энд тодорхой хэрэгтэй бөгөөд шугамын уртыг хариуцдаг 3-р хэмжээс нь онцгой ач холбогдолтой юм.

Гурав дахь (уртааш) хэмжээсийн дагуу зохион байгуулах орчин шаардлагатай. Энэ хэрэглээнд цахилгаан соронзон орноос илүү сайн зүйл байхгүй бололтой. Оновчтой анизотропийн полоид соронзон орон нь HTSC шугамууд үүсэх "хүрээ" хэлбэрээр илэрхийлэгддэг. Дээр дурдсан хүч чадлын "хүрээ" -ээс гадна утасны суурийн материал зөөгч шаардлагатай. Ферросоронзон материалгүйгээр хийх арга байхгүй. Атомын төмөр (Fe) нь эдгээр зорилгод тохирсон байх магадлалтай. Төмөр (монатомын хөндлөн огтлол) суурин дээр бэхлэгдсэн наноспирал дамжуулагч нь өөрөө нүүрстөрөгчөөр (C) хийгдсэн байх ёстой.

Төмрийн суурийн эргэн тойронд нүүрстөрөгчийн судалтай тогтмол эргэлтэнд хүрэхийн тулд үүссэн судлын дагуу оновчтой гүйдэл дамжуулах шаардлагатай. Кластерт "барилгын материалыг" нийлүүлэх боломжтой - Fe C.

Өөр нэг зайлшгүй нөхцөл бол цахилгаан тусгаарлагч орчинд шугам үүсгэх бөгөөд технологийн процесс дууссаны дараа тогтворжиж, "хөлдөж", ашиглалтын бүх хугацаанд кабелийн нэг хэсэг хэвээр үлддэг. Шугам бүрийн тусгаарлагч давхарга нь маш нимгэн (нано хэмжээтэй), үйлдвэрлэлийн явцад болон ашиглалтын явцад тогтвортой байх ёстой. Түүний тогтвортой байдал, хүрээлэн буй орчны янз бүрийн физик шинж чанарууд (ялангуяа температур) нь HTSC кабелийн ажиллагааг бүхэлд нь тодорхойлдог.

Эцсийн бүтээгдэхүүнийг хамгийн сайн хамгаалах химийн процессын нөхцлийг ашиглах шаардлагатай - HTSC кабель. HTSC үйлдвэрлэх үндсэн ойлголт, санааг харуулав. Бүх нарийвчилсан судалгаа, боловсруулалт нь бүтцийн материалыг сонгох (тэдгээрийн жагсаалт, хувь хэмжээ, концентраци), мөн технологийн параметрийн шинж чанарууд (температур, соронзон орны хүч, цахилгаан гүйдэл гэх мэт) хамаарна. Зарим параметрүүдийг эмпирик байдлаар тодорхойлдог.

Дүгнэлт.

HTSC материалыг үйлдвэрлэх технологийн үзүүлсэн хэсэг нь бүрэн гүйцэд биш юм. Олон нийтийн хулгайн орчин үеийн практик, оюуны өмчийн шаардлагыг бүрэн зөрчиж байгааг харгалзан зохиогч технологийн өөр хэсгийг зохиогчийн хувийн вэб сайтад саатуулахаас өөр аргагүй болжээ http://futurocosmos.uCoz.ru/

Судлаачдад хоёр зам нээлттэй байна.

Нэгдүгээрт: алга болсон хэсгийг хүлээхгүйгээр HTSC авахын тулд үзүүлсэн PATH дээр бие даан ажиллаж эхэлнэ. Хэвлэгдсэн материал нь энэ чиглэлээр ажлыг өргөжүүлэх (мөн эерэг үр дүнд хүрэх) хангалттай юм.

Хоёрдугаарт: зохиогчийн иж бүрэн нийтлэлийг хүлээж байгаарай, гэхдээ вэбсайт дээр танилцуулсан, "Орон зайн колоничлол: Асуудал ба хэтийн төлөв" номонд нийтлэгдсэн зохиогчийн бүтээн байгуулалтын бүхэл бүтэн цогцолбор дээр ажиллаж эхлэхэд л хэвлэлт гарах болно.

Шууд худалдааны ашиг тусыг амласан хэрэгжүүлэх хамгийн хялбар техникийн шийдлүүдийг “булаан авах” практикийг зогсоох нь нийгэмд ашигтай.

Эхний тэргүүлэх чиглэл бол Орос улсад HTSC (болон бусад өмчийн шинэ бүтээл, бүтээн байгуулалтууд) -ийг хэрэгжүүлэх, үүний үндсэн дээр бусад улс орон, үндэстнүүдтэй өрсөлдөхүйц технологийн давуу талыг олж авах явдал юм.

Надад нэр төрийн хэрэг байна!

Академич

болон шинэ бүтээлүүд (MAANOI),

ОХУ-ын Байгалийн шинжлэх ухааны академийн доктор Золотухин Владимир Антонович.

Америкийн физикчид хэт дамжуулалтын төлөвөөс өмнөх материйн псевдогап үе гэж нэрлэгддэг электронуудын зан төлөвийг олж тогтоожээ.

Хэт дамжуулалт гэдэг нь эгзэгтэй температураас доош температурт шууд цахилгаан гүйдэлд байгаа бодисын цахилгаан эсэргүүцэл бүрэн алга болох явдал юм. Хэт дамжуулагчийн асар их практик үнэ цэнэ нь гүйдэл урсах үед тэдгээрт цахилгаан эрчим хүчний алдагдал байхгүйд оршдог. Гэвч тэдний өргөн хэрэглээнд маш бага эгзэгтэй температур саад болж байна. Ихэнх бодисын хувьд энэ нь үнэмлэхүй тэгтэй ойролцоо байна. 1986 он хүртэл хамгийн өндөр температурыг Nb 3 Ge хайлш эзэмшиж байсан бөгөөд 23 К (-250 °) -аас доош температурт хэт дамжуулалт үүсдэг. Тиймээс шинжлэх ухааны чухал асуудал гарч ирэв: өндөр температурт хэт дамжуулагч төлөвт хувирдаг бодисыг олох нь илүү өндөр температурт, өрөөний температурт ойрхон байх бөгөөд үүнийг өндөр температурын хэт дамжуулалт гэж нэрлэдэг.

1986 онд зэсийн исэл (купрат) дээр суурилсан өндөр температурт хэт дамжуулагчийг (HTSC) нээсэн бөгөөд хэдхэн жилийн дотор эгзэгтэй температур ойролцоогоор 120 К хүртэл өссөн. Гэсэн хэдий ч эдгээр бодисууд нь маш нарийн төвөгтэй электрон бүтэцтэй тул үүнийг маш хэцүү болгодог. Илүү өндөр температурт ажилладаг хэт дамжуулагчийг хөгжүүлэх боломжгүй хэт дамжуулагч төлөвт хэрхэн шилжихийг ойлгох. Түүнээс хойш бараг 30 жилийн турш энэ асуудлыг судлах цогц туршилтууд хийгдсэн.

Ялангуяа HTSC-ийн хэт дамжуулалтын төлөвийн өмнө "псевдогап фаз" гэж нэрлэгддэг төлөв байдгийг олж мэдсэн. Энэ нэр томъёо нь бодис дахь электронуудын энергийн спектрийн онцлогтой холбоотой байдаг (энэ нь атом дахь электронуудын зөвшөөрөгдсөн энергийн түвшний салангид багцын нэр юм). Энергийн бага утгатай электронууд валентын зурваст, илүү их энергитэй, бодисыг бүхэлд нь хөдөлгөх чадвартай электронууд нь дамжуулалтын зурваст байрладаг. Хагас дамжуулагч ба диэлектрикийн хувьд валентын зурвас ба дамжуулалтын зурвасыг "цоорхой" гэж нэрлэдэг хориотой энергийн утгуудаар тусгаарладаг. Гүйдэл үүсгэхэд оролцохын тулд электрон валентийн зурвасаас дамжуулагчийн зурвас руу үсрэх энергийг олж авах ёстой. Тиймээс цоорхойн өргөн нь илүү их байх тусам материалын тусгаарлагч шинж чанар илүү хүчтэй болно.

Хэт дамжуулагчд мөн цоорхой үүсдэг боловч энэ нь өөр шинж чанартай байдаг. Хэт дамжуулалт үүсэх үед Ферми түвшинд ойрхон электронууд нь Купер гэж нэрлэгддэг хосуудыг үүсгэж, Ферми түвшинд суурьших ба энэ түвшин нь нэг электронуудын түвшингээс цоорхойг салгаж эхэлдэг. Ферми түвшинг эгзэгтэй температураар тодорхойлно.

Чухал температураас дээш температурт HTSC нь ердийн дамжуулагчтай харьцуулахад Ферми түвшний ойролцоо цөөн тооны цэнэгийн тээвэрлэгчтэй байдаг нь тогтоогдсон. Энэ үзэгдлийг "хуурамч цоорхой" гэж нэрлэдэг. Энэхүү үл мэдэгдэх шинж чанар нь физикчдийн дунд олон асуултыг төрүүлэв. Псевдогап төлөв нь хэт дамжуулагчтай (өрсөлдөх) өмнөх ба хэсэгчлэн зэрэгцэн оршдог тул эрдэмтэд энэ төлөвийг судлах нь HTSC-ийн нууцыг нээхэд тусална гэж эрдэмтэд үзэж байна. Сүүлийн жилүүдэд энэ асуудалд олон бүтээл зориулагдсан байсны нэг нь саяхан сэтгүүлд нийтлэгджээ "Шинжлэх ухаан" .

Брукхавены үндэсний лаборатори болон Корнеллийн их сургуулийн физикчид өөрсдийн бүтээсэн өвөрмөц өндөр нарийвчлалтай сканнердах туннелийн микроскоп ашиглан купратыг тусгаарлагчаас хэт дамжуулагч болгон хувиргах үйл явцын нарийн ширийн зүйлийг псевдогап үе шатаар дамжуулан ажиглаж чаджээ. Тэдний туршилтын зохион байгуулалт нь материал дахь электронуудын орон зайн байршил, хөдөлгөөний чиглэлийг тодорхойлох боломжийг олгосон бөгөөд энэ нь хоёр шинэ үзэгдлийг илрүүлэх боломжийг олгосон.

Анхны төлөвт судалж буй купрат Bi 2 Sr 2 CaCu 2 O 8+ δ нь тусгаарлагч юм. Үүнийг HTSC болгон хувиргахын тулд хүчилтөрөгчийн атомуудыг химийн аргаар цэнэглэгчдийн (нүх) эх үүсвэр болгон нэмсэн. Энэ процессыг допинг гэж нэрлэдэг ба нэмэлт атомуудыг томъёонд "+δ" гэж тэмдэглэсэн. Физикчид материалыг хэт дамжуулагч төлөвт хувиргахад электронуудын төлөв байдал, зохион байгуулалт хэрхэн өөрчлөгдсөнийг ажиглахын тулд янз бүрийн допингийн түвшинд удаан хугацааны туршид системтэйгээр сканнердсан.

Цэнэг тээвэрлэгчдийн тоо (допингийн түвшин) нэмэгдэхийн хэрээр материал нь диэлектрик төлөвөөс псевдогап үе рүү шилжсэн. Цэнэг зөөгч бага нягтралтай үед нэлээд статик дүр зураг ажиглагдсан. Зарим электронуудын "нягт долгион" эсвэл "зурвас" гэж нэрлэгддэг чамин үе үе статик зохицуулалт гарч ирэв. Эдгээр долгионууд нь "хөлдөөсөн" электронуудын судал шиг харагддаг. Нягтын долгион нь электронуудын хөдөлгөөнтэй адил тодорхой чиглэлд хязгаарлагддаг. Цэнэгүүдийн тоо цаашид нэмэгдэхийн хэрээр нягтын долгион алга болж, материал дахь электронууд дурын чиглэлд чөлөөтэй хөдөлдөг болохыг эрдэмтэд тогтоожээ. Түүгээр ч барахгүй энэ нь цэвэр хэт дамжуулалт үүсэхтэй адил допингийн түвшинд тохиолддог.

"Туршилт нь анх удаа нягтын долгион болон түүнтэй холбоотой нано хэмжээст торны согогууд алга болж, хязгааргүй хэт дамжуулалт хийхэд шаардлагатай бүх чиглэлд чөлөөтэй урсах электронууд гарч ирсэнтэй шууд холбосон" гэж удирдагч зохиолч Симус Дэвис хэлэв. "Эдгээр шинэ хэмжилтүүд эцэст нь энэ материалын нууцлаг псевдогап төлөвт электронууд яагаад бага чөлөөтэй хөдөлдөг болохыг харуулж байна."

Дэвис ажиглалтыг хөлдсөн голын дээгүүр нисч буйтай харьцуулж, шингэн усны урсгалыг илрүүлэх явцад мөс үүссэн статик хэсгүүдийг харж болно. Хаврын улиралд хөлдсөн усан зам аажмаар гэсдэг тул эдгээр нислэгүүд дахин дахин давтагддаг. Купратад эрдэмтэд температурыг нэмэгдүүлэхийн оронд нягтын долгионыг тодорхой чухал цэгт "живүүлэх" зорилгоор допингийн түвшинг нэмэгдүүлсэн.

Энэхүү нээлт нь электрон урсгалыг хязгаарлаж, псевдогап фазын хамгийн дээд хэт дамжуулалтыг алдагдуулдаг нягтын долгион гэсэн урт хугацааны санааг баталж байна. "Электронуудын статик зохион байгуулалт болон түүнтэй холбоотой нано хэмжээний хэлбэлзэл нь электронуудын чөлөөт урсгалд сөргөөр нөлөөлдөг. Яг л гол дээрх мөс шингэн усны урсгалыг саатуулдаг" гэж Дэвис хэлэв.