Високотемпературна надпровідність

Вінницький державний педагогічний університет імені Михайла Коцюбинського Інститут фізики, математики і технологічної освіти

Кафедра математики та методики навчання математики

Реферат з загальної фізики на тему:

«Високотемпературна надпровідність»

           Виконали

               студентки групи 2БМ

              Пекна І. О.

Слюсар В. С.

Вінниця – 2015 рік

Зміст

Вступ 

1. Поняття надпровідності………………………………………………………………………………4

2. Високотемпературні надпровідники………………………………………………………….5

3. Магнітні явища у надпровіднику………………………………………………………………..7

4.Властивості  надпровідників…………………………………………………………………………8

5.Поведінка  надпровідників в зовнішніх магнітних  полях. Надпровідники другого роду……………………………………………………………………………………………………………9

6. Застосування  високотемпературних надпровідників……………………………….14

7. Методи синтезу полікристалічних високотемпературних надпровідників16

8. Надпровідні технології……………………………………………………………………………….18

         Висновки……………………………………………………………………………………………………..21

Література…………………………………………………………………………………………………….22

Вступ

Надпровідність – одночасне зникнення електричного опору та поява досконалих діамагнетичних якостей (виштовхування магнітного поля з об’єму матеріала). У такому стані спостерігається багато цікавих явищ. Деякі з них успішно використовують у багатьох галузях.

Надпровідність відкрив Х. Камерлінг-Оннес у 1911, досліджуючи електричний опір ртуті при низьких температурах. Він зазначив, що при температурі 4,15 К вона стрибкоподібно втрачала опір (рис.1). Ще через два роки він визначив температури надпровідного переходу свинцю, олова і талію.

Природу надпровідності пояснили у 1956 р американські фізики Дж. Бардін, Л. Купер і Дж. Шріффер, створивши теорію БКШ, що отримала назву за першими літерами їх прізвищ.

Відкриття явища високотемпературної надпровідності (ВТНП) викликало велику кількість досліджень як з метою вивчення природи ВТНП, так і у сфері її практичного використання. Вже на початку досліджень була відома невелика стійкість ВТНП зразків до дії різних хімічних факторів (води, карбон (IV) оксиду, водяного пару). З метою стабілізації високотемпературних надпровідникових матеріалів здійснено низку спроб введення лігуючих добавок. Головною перепоною на шляху створення технічних надпровідників на основі кераміки є низька струмонесуча здатність зразків. Тому синтез нових матеріалів, що мають високу критичну густину струму, є на сьогодні актуальним.

1.Поняття  надпровідності

Ще в 60-ті роки вчені помітили, що для плівки олова, вміщеної в сильне електричне поле, критична температура надпровідного переходу Т стає трохи вищою. Ефект пояснив у 1965 р. російський фізик В. Сандомирський. Справа в тому, що відповідно напрямлене електричне поле може збагатити поверхневий шар напівпровідникового чи металевого зразка носіями струму такого знака, який викликає протилежне поле. Це випливає з електростатики і узгоджується із загальним принципом Ле-Шательє. В той же час теорія стверджує, що Т , якщо зафіксувати всі параметри, крім концентрації носіїв струму, а цю концентрацію змінювати, буде збільшуватися зі зростанням останньої. Цей ефект і спостерігався. Але ж яким мізерним він був у випадку олова! В полі з напруженістю 3•10 В/см критична температура Т = 3,722К змінюється на +0,00007К.

Надпровідність характеризується абсолютним діамагнетизмом. У магнітному полі в надпровідному матеріалі виникають такі струми, магнітне поле яких повністю компенсує зовнішнє магнітне поле, тобто магнітне поле виштовхується із надпровідника. Завдяки цій властивості виникає явище левітації надпровідника над магнітом (або магніту над поверхнею надпровідника), яке отримало назву труна Магомета. Сильне магнітне поле руйнує надпровідність. Надпровідники розрізняються за своєю поведінкою у відносно сильних магнітних полях, у залежності від поверхневої енергії границі розділу надпровідної й нормальної фаз. У надпровідників І роду ця поверхнева енергія додатня, й надпровідність руйнується, якщо поле перевищує певний рівень, який називається критичним магнітним полем. У надпровідників ІІ роду поверхнева енергія границі розділу нормальної та надпровідної фаз від’ємна, тож магнітне поле, коли його напруженість перевищує певне значення, починає проникати в надпровідник поступово в певних місцях, навколо яких утворюються вихрові струми. Якщо збільшувати магнітне поле далі, то нормальних областей стає дедалі більше, й при критичному полі надпровідність руйнується повністю. Надпровідники другого роду використовуються для створення надпровідних електромагнітів.

В 1986 р. було відкрито високотемпературну надпровідність  керамік – складних оксидних сполук барію, лантану, міді та інших елементів. Надпровідність таких керамік зберігається до температур близько 100К, які можна дістати, скориставшись значно дешевшим рідким азотом.

Явище надпровідності – макроскопічне проявлення квантової природи речовини: атомів та електронів. Відомо, що електрони в атомі можуть перебувати у особливих станах, яким відповідають дискретні значення енергії, тобто атом може поглинати і випромінювати енергію порціями – квантами. Однак, якщо ми перейдемо до макроскопічного тіла, де концентрація електронів перевищує 10 1/м , то квантовий характер зміни енергії кожного електрону «змазується» великою кількістю таких електронів, що поглинають або випромінюють енергію,і ми бачимо суцільний спектр поглинання або випромінювання енергії макроскопічними тілами.

2. Високотемпературні надпровідники.

В даний час до високотемпературних надпровідників ( ВТНП) відносяться з’єднання, які основані на оксидах міді і мають температуру надпровідного переходу в області азотних температур Зараз відомо більше двох десятків високотемпературних надпровідників, які є купратами різних металів. По основному металу вони відповідно називаються ітриєвими (наприклад, YBa2Cu3O7-d, Тс»90К ), вісмутовими ( Bi2Sr2CaCu2O8, Тс»95К ), талієвими (Tl2Ba2CaCu2O8, Тс»110К ), ртутними (HgBa2CaCu2O8, Tc»125K ) ВТНП.

Практично всі ВТНП мають слоїсту структуру типу перовскіта з площинами із атомів Cu і O. На рис1.1.1 показана структура типового широко розповсюдженого високотемпературного надпровідника - ітриєвого з’єднання YBa2Cu3O7-d.

    Результати багаточисленних експерементів підтверджують припущення , що площини з киснем є основним об’єктом в кристалографічній гратці, вони відповідають як за провідність цих оксидних з’єднань, так і за винткнення в них надпровідності при високих температурах.

Високотемпературні надпровідники є типовими представниками надпровідників ІІ роду з дуже великим співвідношенням лондоновської довжини до довжини когерентності - порядку де-кількох сотень. Тому друге критичне поле Нс2 має дуже високе значення. На приклад, у Ві 2212 воно становить примірно 400Тл, а Нс1 рівне де-кільком сотням ерстед ( в залежності від орієнтацій поля відносно кристала ).

В монокристалах високотемпературних надпровідників в магнітних полях, більше Нс1, спостерігається вихрьова структура, подібна тій, що раніше була знайдена в традиційних надпровідниках ІІ роду.

Для більшості ВТНП характерна сильна анізотропія, що призводить до дуже незвичного характеру залежності магнітного момента цих речовин від величини поля у випадку, коли поле нахилено до основних кристалографічних осей. Суть ефекту полягає в тому, що внаслідок значної анізотропії вихрьовим лініям спочатку енергетично вигідно розміщуватись між шарами CuO2 в площині (ab) ( в площині шарів ) і лиш потім, після перевищення де-якого поля, починають пронизувати ab-площини.

Із-за малої довжини когерентності x»( 1-30 )A вихрі слабо закріплені на дефектах зразка і можуть легко переміщатися по ньому як і при пропусканні через зразок струму, так і при наявності інгрідієнта температури. Рис.1.13 служить якісною ілюстрацією механізма руху вихрів. Потенціальний рельєф для вихрів у зразку визначає силу спінінга

Таким чином, якщо в надпровіднику ІІ роду з пінінгом можливий надпровідний струм, то він буде затухати з часом. В традиційних надпровідниках U0/kT велике, і цей ефект практично відсутній. В ВТНП величина U0/kT»0,1, і рух вихрів легко спостерігати.

Цей ефект легко спостерігається шляхом вимірювання часової залежності встановлення стану рівноваги магнітного моменту після різкої зміни зовнішнього магнітного поля або температури. Швидкість релаксації намагнічення в ВТНП може коливатись від декількох секунд до десятків годин в залежності від температури.

Перші ВТНП були отримані спіканням відповідних хімічних елементів з послідуючим відпалом в атмосфері кисня. В результаті отримується керамічний сплав, який складається з спечених гранул. Тому такі ВТНП називають керамічними або гранулярними. Характерний розмір складає біля 10 мкм. Перші експеременти проводились саме на таких керамічних зразках, і лише потім навчилися вирощувати монокристалічні зразки, що до цього є досить важкою технологічною задачою. Гранулярні надпровідники представляють собою середовище з слабкими джозефсоновськими зв’язками, які визначають незвичайні його електродинамічні властивості.

3. Магнітні явища у надпровіднику

Одразу після відкриття надпровідності у 1911 р. Камерлінг-Оннес спробував отримати сильне магнітне поле у надпровідній котушці, проте з’ясував, що у надпровідному стані матеріал стає діамагнетиком, тобто магнітне поле виштовхується з матеріалу.

Механізм цього виштовхування відкрив німецький фізик В.Мейснер. Він з’ясував, що у надпровіднику, який вміщений у магнітне поле виникають колові струми. Ці струмистворюють власні магнітні поля, що виштовхують зовнішнє поле з надпровідника. Цей ефект вже використовується для створення підшипників та електродвигунів, у яких відсутнє тертя. Проте якщо підвищувати напруженість магнітного поля то надпровідний стан руйнується. Магнітне поле, що знищує надпровідність називається критичним полем. Для різних надпровідників воно змінюється від кількох десятків до кількох сотень тисяч гаусів. При температурі переходу критичне поле дорівнює нулю, а при абсолютному нулі воно максимальне. Електричний струм певної сили під час проходження крізь надпровідник створить критичне поле. Отже для надпровідника існує критичний (максимальний) струм, що може крізь нього проходити:

І= Нpd,

де Н – напруженість критичного магнітного поля; d – діаметр провідника. Такі властивості характерні для чистих матеріалів – надпровідників першого роду. Критичні поля для таких надпровідників становлять від 20 до 800 Гс.

4.Властивості  надпровідників

У надпровідному стані змінюються властивості матеріалу: теплоємність різко зростає, теплопровідність – різко падає (крім деяких сплавів Pb-Bi), бо куперівські пари вже не беруть участь у перенесенні теплоти. Завдяки відсутності електричного опору струм, запущений у кільце з надпровідного матеріалу, продовжує текти і після відімкнення напруги.

Як уже зазначалося, магнітне поле не проникає всередину надпровідника, тому магніт, що падає на надпровідну пластину, зависає у повітрі: його поле збуджує у металі кільцевий струм, а струм створює власне магнітне поле, що відштовхує падаючий магніт. Струм продовжує текти, а магніт висіти доти, доки матеріал охолоджений до надпровідного стану. Термоелектричні ефекти у надпровідниках зникають. Характеристики різних надпровідників подані у таблиці.

Характерним для надпровідників є ефект Джозефсона (1962). По-перше, через тунельний надпровідний контакт (два надпровідника, розділені шаром діелектрика) може протікати надпровідний струм. Критичне значення цього струму залежить від зовнішнього магнітного поля. По-друге, якщо струм через контакт перевищує критичний струм переходу, то контакт стає джерелом високочастотного електромагнітного випромінення. Перший з цих ефектів називають стаціонарним ефектом Джозефсона, другий – нестаціонарним. Обидва вони використовуються у виробництві контрольно-вимірювальних пристроїв.

Багато властивостей надпровідників можна пояснити, якщо припустити, що при температурі нижче температури переходу електрони провідності поділяються на два типи. Одні ведуть себе як надпровідні електрони - вони можуть проходити через метал без опору, інші,нормальні електрони можуть розсіюватися зазнавати опір і так само, як електрони провідності в нормальному металі.

Зміна властивостей надпровідників при переході з нормального стану в надпровідний також може бути використане для створення високочутливих вимірників. Найпростіша функція таких вимірників пов'язана з визначенням температур, магнітних полів і струмів, які безпосередньо з порівнюються критичними параметрами надпровідника. Згадайте, як змінюються різко властивості металів фазовому при переході. Знизилася температура до критичної величини, і металева пластинка - датчик стрибком втрачає опір. Вловлюючи скачки опорів, можна запускати в роботу різні регулятори, керуючі режимом надпровідних пристроїв. Той же принцип використовується в датчиках магнітного поля або струму: в момент вимірювання провідності генерується електричний сигнал.

Ці дві властивості надпровідників дозволяють сподіватися на істотного можливість зниження ваги ряду енергетичних розмірів і пристроїв змінного струму, що може мати велике значення в бортових системах літаків і в аерокосмічних системах. Саме, в основному з метою використання цих властивостей здійснюються в області розробки надпровідних генераторів змінного струму.

5.Поведінка  надпровідників в зовнішніх магнітних  полях. Надпровідники другого роду.

Магнітні властивості надпровідників характеризуються двома параметрами: глибиною проникнення L слабкого постійного поля в внутрішні області надпровідника, яку ввели Лондони і довжиною когерентності x0, введену Піппардом.

В квазімікроскопічній теорії Гінзбурга -Ландау був введений безрозмірний параметр c=L/x0. Для чистих металів ( олова, алюмінія, ртуті та інші ) значення c мале. Наприклад, для ртуті c=0,16. Тому в роботі Гінзбурга - Ландау розглядались тільки випадки, коли

В 1957 році А.А. Абрикосов показав, що з теорії Гінзбурга - Ландау витікає можливість існування двох груп надпровідників. До першої відносяться надпровідники із значеннями  , котрі були названі надпровідниками першого роду. В них в зовнішньому полі Н<Hc середнє магнітне поле всередені зразка  . При рості зовнішнього магнітного поля відбувається скачкоподібне ( не більше одного - двох гаусів ) знищення надпровідності.

До другої групи відносяться надпровідники, у яких в де-якому інтервалі магнітних полів відбувається часткове проникнення магнітного поля в масивний надпровідник. До цієї групи відносяться надпровідники з значеннями  . Це сплави, наприклад свинець - вісмут, свинець - талій, ртуть - кадмій та деякі нечисті метали, у яких довжина когерентності x0 мала.

Надпровідники із значеннями  називаються надпровідниками другого роду. Вони характеризуються двома критичними полями Нс1. В них зовнішнє поле не проника всередену масивного зразка до Н= Нс1. При збільшенні зовнішнього поля від Нс1 до Нс2 поле частково проникає всередену зразка так, що індукція поля зростає і при Нс2 наближається до значення, характерного для нормального метала. Електричний опір зразка при наближенні до поля Нс2 залишається рівним нулю.

В масивних надпровідниках другого роду верхнє критичне поле пов’язане з нижнім співвідношнням

В цих надпровідниках переходи Нс1 і Нс2 є фазовими переходами другого роду. Вони не супроводжуються виділенням теплоти, але для них є характерним стрибок теплоємності.

При намагніченні довгого циліндра в полі, меншим критичного значення Нс1 і перпендикулярним осі циліндра, середнє поле індукції  всередені зразка рівне нулю. При зовнішньому полі Н, яке задовільняє нерівність Hc1<H<Hc2, всередені надпровідника появляється поле  , менше Н, і одночасно існують нормальна і надпровідна фази. Такий стан Абрикосов назвав змішаним. Ще цей стан називають фазою Шубнікова, який спостерігав це явище експерементально. При зовнішньому полі Н³ Hc2 середнє поле  всередені зразка зрівнюється з зовнішнім полем Н і надпровідність в об’ємі зникає.

Фазова діаграма надпровідника ІІ роду.

Таким чином, надпровідники другого роду при значеннях зовнішнього магнітного поля Н, які лежать в інтервалі Hc1<H<Hc2 , не є ідеальними діамагнетиками. При таких значеннях поля спарювання електронів відсутнє вздовж деяких ліній, паралельних зовнішньому магнітному полю.

Посліловну феноменологічну теорію надпровідності другого роду на основі квазімікроскопічної теорії Гінзбурга - Ландау розвинув в 1957 році фізик - теоретик А.А. Абрикосов для значень параметра  . В цьому випадку справедливе лондоновське локальне наближення. В магнітних полях, набагато менших Hc2, хвильова функція надпровідного стану мала. Встановлено, що при полях Н, більших Hc1 і маловідмінних від Hc2, магнітний потік проникає всередену зразка у вигляді регулярної структури трубок, кожна із яких несе квант магнітного потоку

На переферії кожної окремої трубки протікає вихрь надструму, який зжимає в центральній області магнітний поток, рівний одному кванту потоку Ф0. На існування кванта магнітного потоку вперше звернув увагу Ф. Лондон в 1950 році. Без врахування куперовського спарювання його квант в два рази перевищував Ф0.

Слабкі магнітні поля ( <Hc1 ) не проникають всередену зразка, тобто існує ефект Мейснера. В цьому випадку власна енергія вихря перевищує магнітну енергію, яка виникає при проникненні одного кванта магнітного потоку всередену надпровідника. Ця енергія вирювнюється в полі Н=Нс1. При Н>Нс1 магнітні вихрі починають проникати в надпровідник, розташовуючись паралельно зовнішнньому магнітному полю. Розрахунки показують, що нитки починають утворюватись, коли напруженність поля Н>Нс1 досягає значення

При дальшому збільшенні поля проникання магнітного потоку всередену зразка відбувається у вигляді віддалених одної від одної вихрьових ниток, створюючих структуру типу гратки з дуже великим періодом. В полях, близьких Нс2 , в вузлах решітки поле Y2 рівне нулю, а магнітне поле має максимальне значення і практично відсутнє в проміжках між нитками ( надпровідна фаза ).

При достатньому віддалені ниток однієї від одної їх можна вважати незалежними і розглядати одну окрему нитку. По структурі вихрьова нитка складається в основному з двох областей: центральної циліндричної області з діаметром, приблизно рівним довжині когерентності x0. В цій області густина надпровідних електронів  виростає від нуля до одиниці. Цю внутрішню область охоплює зовнішня циліндрична область, з радіусом порядка глибини проникнення L, магнітного поля. В цій області циркулюють незатухаючі струми, необхідні для створення одного кванту Ф0 магнітного потоку.

Енергія одиниці довжини нитки визначається виразом

Випливає, що без врахування взаємодії ниток енергія N вихрьових ниток, які перетинають одиницю площі, рівна NeS. Вільна енергія надпровідника визначається виразом

При слабкому зовнішньому полі вільна енергія F додатня і утворення вихрів невигідно, але при H³HФ, де HФ визначено рівністю,вона стає від’ємною і утворення вихрів вигідно.

Якщо в нульовому магнітному полі Fn - густина енергії нормального стану, а Fs0 - густина енергії надпровідного змішаного стану надпровідника другого роду, їх різниця визначає так зване критичне термомагнітне поле за допомогою рівності:

Для надпровідників першого роду це співвідношення визначає істинне критичне поле Нст=Нс. Для надпровідників другого роду значення Нст характеризує тільки допоміжну величину.

Умова термодинамічної рівноваги змішаного стану надпровідника другого роду зводиться до вимоги, щоб поле в його нормальній фазі було рівним критичному термодинамічному полю Нст. Це поле виражається через параметри L, x-0 і Ф0 рівністю

Друге критичне поле Нс2 надпровідника другого роду пов’язане з полем Нст співвідношенням

Для матеріалів з довжиною когерентності x-0 надпровідність зберігається до дуже великих значень поля Нс2. Наприклад, в сплаві V3Ga при Т=0 критичне поле Нс2=3×105 гс.

В полях Н, які неперевищують друге критичне поле, магнітне поле не витісняється з циліндричного зразка. Однак, в області полів Н, які задовільняють нерівності Hc1<H<Hc2, на поверхні циліндра зберігається надпровідність в тонкому шарі ( ~ 103 А ). Поле Нс3 називається третім критичним полем. За звичай Нс3=1,69 Hc2. По зовнішній і внутрішній поверхні цього надпровідника протікають в протилежних напрямках надпровідні струми.

При значеннях магнітного поля, близьких Hc2, в однорідному надпровіднику другого роду змішаний стан характеризується правильною двохвимірною граткою Абрикосова. При збільшенні зовнішнього магнітного поля період гратки зменшується. При наближенні значення Н до Hc2 період досягає величини порядку x-0 ( вихрьові нитки доторкуються одна до одної ), відбувається фазовий перехід другого роду із змішаного стану в нормальний.

Якщо надпровідник ІІ роду знаходиться в змішаному стані і в напрямку, перпендикулярному вихрям, протікає транспортний струм, створений зовнішнім джерелом, то на вихрі діє сила Лоренца. Ця сила перпендикулярна струму і магнітному полю вихря. Під дією сили Лоренца магнітні вихрі переміщаються впоперек транспортному струмові.

Рух магнітної вихрьової лінії при наявності транспортного струму: F - сила Лоренца.

Рух магнітного поля вихря створює електричне поле, направлене вздовж вихря, яке викликає гальмування електронів. Виникає електричний опір, який називається резистивним.

В повністю однорідному зразку навіть при досить малій силі Лоренца переміщення вихрів пов’язано з втратою енергіїі зникненням надпровідності. Таким чином, для абсолютно чистого зразка критичний струм, який руйнує надпровідність, рівний нулю.

В неоднорідних надпровідниках ІІ роду завжди є дефекти різного роду ( границі зерен, пори, дислокації та ін. ). На цих неоднорідностях вихрі закріплюються. Явище закріплення визрів називають пінінгом. Надпровідники з сильним пінінгом називаються жорсткими.

При наявності пінінга необхідний кінечний транспортний струм для зриву і руху вихрів. Густина струму, при котрій починається зрив вихрів від центра пінінга, називається критичною густиною струму.

Різні ненадпровідні включення з розмірами порядку кореляційної довжини x0 є ефективними центрами пінінга. Вони характеризуються «силою пінінга»,рівній силі Лоренца, при котрій починається відрив магнітного вихря. Спеціальною механічною і термообробкою, а також включеннями ненадпровідних домішок створюються жорсткі надпровідникиз багаточисленними центрами пінінга.

Якщо критичні поля чистих металів не перевищували 0,2 Тл, то створені на початку 60-х років жорсткі надпровідники, утворені із сплавів Nb-Ti, Nb-Zr, Nb-Sn та інші., дозволили виготовляти невеликі соленоїди з критичними полями до 10 Тл при високих густинах транспортного критичного струму - порядку 105-106 А/см2. Ці високі значення полів і струмів були отримані при спеціалній термомеханічній обробці, яка забеспечує створення великого числа центрів пінінга.

6. Застосування високотемпературних надпровідників

Традиційні надпровідники другого роду (сплави НБ - ти, з'єднання Nb3Sn ) застосовують у надпровідних магнітних системах як композитів з з матрицею нормального метала з високими тепло - і електропровідністю. Наявність пластичній матриці (найчастіше мідної) значно полегшує виготовлення тонких довгомірних провідників волочінням чи прокаткою, тобто надпровідні матеріали відрізняються крихкістю. Стабільність надпровідності - стан щодо стрибків магнітного потоку - досягається шляхом виготовлення провідників з невеликим або окремих діаметром надпровідних ж стрічок з малої завтовшки сверхпроводящего шару. З цих самих причин ВТСП-проводники здебільшого виготовляються у вигляді композитів, мають малу товщину чи діаметр. Додаткова причина застосування нормального металу пов'язана з необхідністю захисту ВТСП-материала вологості й від інших чинників навколишнього середовища, викликають деградацію оксидного надпровідника.   

Найкращі результати отримано під час використання матриці срібної чи обмотки надпровідника: ще, що лише срібло мінімальний ступінь реагує з вихідної ВТСП або його продукції навіть за високої температурі синтезу, срібло вирізняється високою дифузійної проникливістю для кисню, що необхідно при синтезі і випалюванні ВТСП.

Нині всіх зусиль у сфері ВТСП поруч із удосконаленням їх властивостей та способів отримання спрямовані створення виробів з урахуванням ВТСП, придатних до застосування радіоелектронних в системах для детектування, аналогової та обробки сигналів цифрового.

Основною перевагою ВТСП є відсутність втрат постійному та порівняно невеликі втрати на перемінному токах, можливість екранізування магнітних і електромагнітних полів, можливість передачі сигналів з дуже малими спотвореннями.

Питання практичного використання надпровідників виникло 50-х рр, коли було відкрито надпровідники другого роду з високими критичними параметрами як у значенням щільності струму, і за величиною магнітної індукції. Нині використання явища надпровідності практичного значення набуває дедалі більше.

Застосування нових низки надпровідників зажадало рішення завдань, зокрема, інтенсивному розвиткові матеріалознавства у сфері низьких температур. Досліджувалися надпровідники це як власне, й як ізоляційні матеріали і конструкції.

Найбільшого набула поширення з матеріалів надпровідних електротехніці отримали сплав ніобій-титан і інтерметаллід ніобій-олово. Технологічні процеси виготовлення виключно тонких ніобій-титанових ниток досягли стабілізації та його дуже високого рівня розвитку. Під час створення багатожильних провідників з урахуванням ніобій-олова широке застосування знаходить так звана бронзова технологія.

Найбільшого застосування надпровідність знаходить під час створення великих електромагнітних систем. У 1980-х рр у СРСР було здійснено запуск першою у світі установки термоядерного синтезу Т-7 з надпровідними котушками тороідального магнітного поля.

Останніми роками дедалі ширше використання явища надпровідності для турбогенераторів, електродвигунів, уніполярних машин, топологічних генераторів, жорстких і гнучких кабелів, комутаційних струмообмежуючих пристроїв, магнітних сепараторів, транспортних систем та інших.. Слід зазначити важливий напрям на роботах по надпровідності - створення вимірювальних пристроїв для виміру температур, витрат, рівнів, тисків тощо.

На сьогодні є головні напрями у сфері застосування надпровідності. Це насамперед магнітні різного призначення системи і далі - електричні машини (передусім турбогенератори).

Застосування надпровідності в турбогенераторах великої потужності перспективне що саме тут вдається досягти того, чого за інших технічних рішеннях вдіяти не можна, саме, зменшити масу чуток і габарити машини за збереження потужності. У звичайних машинах це завжди пов'язані зменшення втрат з збільшенням перезимувало труднощами і забезпечення високої ККД.