Металлы же с высокой проводимостью, например медь или сере-
бро, не становятся сверхпроводниками даже при температуре в не-
сколько кельвинов. Данная закономерность нашла свое объяснение в
квантово-механической теории сверхпроводимости Бардина–Купера–
Шриффера
1
,
согласно которой и снижение подвижности электронов
в нормальном состоянии, и появление сверхпроводимости связаны с
одним и тем же явлением, а именно взаимодействием электронов с
квантами колебаний кристаллической решетки — фононами.
Современные ВТСП представляют собой сложные керамические
структуры. Такой тип сверхпроводников состоит из металлических
оксидов (например, оксидов бария BaO, иттрия Y
2
O
3
и меди CuO).
Как и керамика из глины
2
,
высокотемпературная керамика получа-
ется в результате смешения кристаллов металлических оксидов. Для
закрепления соединения полученную смесь прессуют и обжигают на
воздухе или в кислородной атмосфере. В результате получается ке-
рамический образец — поликристалл, который состоит из отдельных
монокристаллических сверхпроводящих гранул — кристаллитов
3
с ха-
рактерными размерами от 1 до 10 мкм, ориентированных случайным
образом относительно друг друга.
Слабое место всех спеченных образцов ВТСП-керамик — контак-
ты между гранулами. Именно они определяют значение критического
тока материала.
В настоящее время при создании ВТСП-проводов совмещают тер-
мическую и механическую обработку керамики при нанесении ее на
подложку из проводящего материала. Такая обработка приводит к то-
му, что ориентация и форма монокристаллических сверхпроводящих
гранул, из которых состоит материал, уже не случайны — большая
их часть представляет собой тонкие пластинки размером примерно
10
×
10
м, расположенные практически параллельно плоскости полу-
чаемой сверхпроводящей ленты. Такой материал называют текстури-
рованным (рис. 1).
Чтобы получить керамические сверхпроводники с большим кри-
тическим током, необходимо понять причину снижения тока на меж-
кристаллитных границах и найти способ ее устранения.
Эксперименты показывают, что в “хорошей” (со сравнительно вы-
соким критическим током) керамике межгранульные границы также
1
Авторы этой модели сверхпроводимости — американские физики Джон Бардин,
Леон Нил Купер и Джон Роберт Шриффер также были удостоены Нобелевской
премии в 1972 г.
2
Глина состоит из мельчайших кристаллов горных пород, преобладают: каоли-
нит
Al
4
[
Si
4
O
10
](
OH)
8
,
оксид кремния SiO
2
и оксид алюминия Al
2
О
3
.
3
Кристаллит — это минимальный объем кристалла, окруженный высокодефект-
ными высокоугловыми границами, в поликристаллическом материале.
ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Машиностроение”. 2012
207