30.21: Типы сверхпроводников

Сверхпроводник - это вещество, которое обладает нулевым сопротивлением электрическому току, когда оно опускается ниже критической температуры. Отсутствие сопротивления - это не единственное интересное явление при достижении материалами их переходных температур. Вторым эффектом является исключение магнитных полей. Это известно как эффект Мейсснера. Лёгкий постоянный магнит, помещённый над образцом сверхпроводника, будет парить в стабильном положении над сверхпроводником. Были разработаны высокоскоростные поезда, парящие на сильных сверхпроводящих магнитах, что устраняет трение, обычно возникающее между поездом и рельсами. 3 апреля 1997 года в Японии была официально открыта испытательная магнитная газетная линия Яманаши, а в апреле 2015 года испытательное транспортное средство MLX01 достигло скорости 374 миль в час с использованием сильных сверхпроводящих магнитов.

Сверхпроводники могут быть классифицированы на тип I и тип II.

Тридцать чистых металлов обладают нулевым сопротивлением ниже их критической температуры и проявляют эффект Мейсснера, свойство исключения магнитных полей из внутренней части сверхпроводника при температуре ниже критической температуры. Эти металлы называются сверхпроводниками типа I. Сверхпроводимость существует только при температурах ниже их критической температуры и ниже критической силы магнитного поля. У сверхпроводников типа I ограничены практические применения, поскольку силы критического магнитного поля, необходимые для разрушения сверхпроводимости, достаточно низки.

Сверхпроводники типа II имеют гораздо более высокие критические магнитные поля и могут нести гораздо большие плотности тока, оставаясь в сверхпроводящем состоянии. Различные керамики, содержащие бариево-медно-оксидные соединения, имеют гораздо более высокие критические температуры для перехода в сверхпроводящее состояние. Сверхпроводящие материалы, относящиеся к этой подкатегории сверхпроводников типа II, часто классифицируются как высокотемпературные сверхпроводники.

Когда постоянный магнит помещается над любым типом сверхпроводящего материала, магнит отталкивается и левитирует в стабильном положении из-за эффекта Мейснера. Сверхпроводники классифицируются на группы типа I и типа II в зависимости от их поведения и характеристик.

Сверхпроводники типа I действуют как проводники при работе при комнатной температуре. Однако при охлаждении ниже критической температуры движение молекул внутри вещества уменьшается, что позволяет току протекать максимально свободно.

Они обычно состоят из чистых металлов, таких как ртуть, цинк, алюминий, свинец и т. д., и полностью подчиняются эффекту Мейснера, имея при этом низкое критическое магнитное поле.

Сверхпроводники типа II проявляют промежуточную фазу смешанных обыкновенных и сверхпроводящих свойств при промежуточных температурах и полях над сверхпроводящими фазами.

Обычно они содержат элементарный ниобий, ванадий, технеций и металлические сплавы или сложные оксиды.

Сверхпроводники II типа частично подчиняются эффекту Мейснера и имеют два критических магнитных поля.