Особенности электродинамического поведения композитных сверхпроводников с высокодисперсной структурой

Дегтяренко, Павел Николаевич

Особенности электродинамического поведения композитных сверхпроводников с высокодисперсной структурой тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.07 ВАК РФ

Дегтяренко, Павел Николаевич АВТОР

кандидата физико-математических наук УЧЕНАЯ СТЕПЕНЬ

Москва МЕСТО ЗАЩИТЫ

2011 ГОД ЗАЩИТЫ

01.04.07 КОД ВАК РФ

Диссертация по физике на тему «Особенности электродинамического поведения композитных сверхпроводников с высокодисперсной структурой»

Автореферат диссертации на тему "Особенности электродинамического поведения композитных сверхпроводников с высокодисперсной структурой"

ДЕГТЯРЕНКО Павел Николаевич

ОСОБЕННОСТИ ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКОГО ПОВЕДЕНИЯ КОМПОЗИТНЫХ СВЕРХПРОВОДНИКОВ С ВЫСОКОДИСПЕРСНОЙ

СТРУКТУРОЙ

01.04.07 - Физика конденсированного состояния

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Автор:

7 АПР 2011

МОСКВА

-2011

4841954

Работа выполнена в Федеральном Государственном Унитарном Предприятии «Всероссийский Электротехнический Институт им. В.И. Ленина»

Научный руководитель: Кандидат технических наук, доцент

НИЦ «Курчатовский институт» Круглое В. С.

Официальные оппоненты: Доктор физико-математических наук,

НИЦ «Курчатовский институт» Романовский В. Р.

Доктор технических наук, профессор МАИ (ГТУ) Ковалев К. Л.

Ведущая организация:

Объединенный институт высоких температур РАН

Защита состоится «20» апреля 2011 года в 15 ч. 00 мин. на заседании диссертационного совета Д 212.130.04 при НИЯУ МИФИ по адресу: 115409, Москва, Каширское шоссе, д. 31, тел. 323-91-67.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке НИЯУ МИФИ.

Автореферат разослан «18» марта 2011 года.

Просим принять участие в работе совета или прислать отзыв в одном экземпляре, заверенный печатью организации, по адресу НИЯУ МИФИ.

Ученый секретарь

диссертационного совета НИЯУ МИФИ

д. ф. — м. н., профессор

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ

Неизменно высокий интерес к разработкам новых композиционных материалов, в частности, сверхпроводящих, базируется на стремительно развивающихся технологических возможностях совершенствования структуры композитов и адаптации их свойств к требованиям технических применений. Композиционные ниобий-оловянные и ниобий-титановые сверхпроводники, относящиеся к низкотемпературным сверхпроводникам (НТСП) на протяжении уже десятков лет, успешно используются для создания лабораторных магнитов с индукцией до 20 Тл, магнитных систем магнитно-резонансных томографов, индуктивных накопителей энергии разного назначения и другого оборудования. В рамках международного проекта ITER создается уникальная по своим масштабам и характеристикам система сверхпроводящих магнитов первого энергетического термоядерного реактора, базовыми проводниками которой являются ниобий-оловянные и ниобий-титановые микрокомпозиты.

В последние годы во многих развитых странах освоено промышленное производство высокотемпературных сверхпроводящих (ВТСП) композитов -ВТСГТ 1-го поколения — на базе висмутовых сверхпроводящих керамик. По меньшей мере, две американские компании - Superpower и AMSC - начали промышленный выпуск ВТСП лент 2-го поколения, представляющих собой сверхпроводящие пленки YBaCuO, нанесенные на металлическую текстуриро-ванную подложку. Как традиционные ПТСП микрокомпозиты, так и ВТСП материалы являются продуктами самых передовых высоких технологий, и их создание - результат объединения усилий специалистов развитых стран из самых разных областей науки, техники и технологии.

Ключевые характеристики сверхпроводников, такие как, критическая температура Тс, второе критическое поле На, критическая плотность тока jQ -интенсивно исследуются с целью более глубокого понимания фундаментальной природы и механизмов сверхпроводимости, а также поиска технологических путей совершенствования их свойств применительно к конкретным применениям. Адекватность объяснения измеряемых сверхпроводящих характеристик базируется на достоверности моделей, описывающих электродинамику изучаемых объектов. При описании электродинамики сильноточных сверхпроводников, являющихся жесткими сверхпроводниками 2-го рода, традиционно и успешно используется предложенная Бином модель критического состояния. В процессе совершенствования сильноточных НГСП композитов и появления ВТСП керамик потребовалось обобщение модели критического состояния при-

менительно к новым типам сверхпроводящих объектов - волокнистым композиционным материалам и гранулярным анизотропным керамикам. В ВТСП тек-стурированных объемных керамиках и тонких пленках следует также принимать во внимание нелокальные эффекты, обусловленные соизмеримостью размеров проводника и лондоновской глубины проникновения магнитного поля

В последние годы в связи с повышением требований к прочности НТСП, для крупных сверхпроводящих магнитных систем создан новый специальный тип композитов СиЫЬ с толщиной волокон всего лишь в десятки нанометров. Вследствие сильно выраженного размерного эффекта величина их электропроводности существенно зависит от расстояния между волокнами. В физических свойствах, этих пока еще мало изученных наноструктурированных композитных материалов, должны проявляться эффекты, связанные с размерной перенормировкой параметров сверхпроводящей составляющей и доминированием актов рассеяния нормальных электронов матрицы, границей металл - сверхпроводник (Андреевское отражение на границе металл - сверхпроводник). Волокнистая структура композита и наномасштаб создают условия формирования сильной анизотропии свойств, значительно усложняющей анализ свойств материала при уменьшении масштаба его структурирования.

Композитная структура металл-сверхпроводник необходима и в случае сильноточных ВТСП длинномеров. В случае ВТСП 1-го поколения (Вй212Л^, Вй223/А§) уже созданы композиты, пригодные для работы в переменном магнитном поле с индухцией в пределах нескольких десятых долей тесла. Значительно более проблематична и пока окончательно не решена задача создания промышленных композитов на базе более перспективного ВТСП 2-го поколения. И, хотя на основе этих ленточных сверхпроводников уже созданы полномасштабные модели кабелей и ограничителей тока, требуется серьезное исследование вопроса об эффективности, реализованной в настоящее время стабилизации этих сверхпроводников и путях ее совершенствования.

Таким образом, видно, что вопросы, касающиеся характеристик композитных сверхпроводников с высокодисперсной структурой, не могут быть решены в рамках одного физического подхода. Необходимо решение вопросов и развитие существующих подходов, учитывающих изменение электродинамических характеристик композитных НТСП и ВТСП при протекании транспортного тока и приложении внешнего магнитного поля вследствие изменения как размеров включений, так и расстояния между ними. Кроме этого необходимо учитывать сильную анизотропию подобных систем, что может сказываться на конкретных электродинамических характеристиках. В частности необходимо построение моделей, описывающих аномальное поведение композитных сверх-

проводников в магиитных полях. Все эти перечисленные факторы и определяют актуальность диссертационной работы.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Экспериментальное исследование и определение электродинамических особенностей композитных низко- и высокотемпературных сверхпроводников с высокодисперсной структурой и их интерпретация, а также развитие существующих подходов в описании нестационарных процессов в ВТСП материалах, возникающих при токовых перегрузках различной мощности и длительности.

Для достижения этой цели в работе были поставлены следующие задачи:

• исследовать электрические и магнитные характеристики «трехмерных» НТСП т-яНи композитов СиЫЬ как с различными размерами дисперсных сверхпроводящих включений и расстояниями между ними, так и приготовленных с существенно различными скоростями охлаждения из расплава, а также интерпретировать полученные результаты;

• исследовать особенности электродинамики ВТСП лент 2-го поколения при токовых перегрузках различной мощности и длительности;

• провести анализ поведения нестабилизированных ВТСП лент 2-го поколения при протекании непрерывного переменного тока.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА РАБОТЫ

В процессе выполнения работы впервые получены следующие результаты:

❖

Обнаружено качественное различие в поведении вольт-амперных характеристик (ВАХ) образцов СиМэ с различной концентрацией сверхпроводника и размерами сверхпроводящих включений, формируемых при различных скоростях охлаждения из расплава. Показано, что поведение вольт-амперных характеристик нано-композитов СиМЪ в продольном и поперечном магнитных полях удовлетворительно объясняется возникновением джозефсонов-ской генерации в мезоскопической системе переходов сверхпроводник-металл.

При изучении нагрева и охлаждения ВТСП лент 2-го поколения в динамическом режиме с учетом изменения кривой переходного

кипения жидкого азота в нестационарном режиме установлено, что яри протекании переменного тока, превышающего критическое значение, существует пороговое значение запасаемой энергии, по достижении которого лента переходит в неоднородное состояние и происходит формирование резистивного домена.

ДОСТОВЕРНОСТЬ РЕЗУЛЬТАТОВ

Достоверность результатов, изложенных в работе, обеспечена использованием апробированных методов исследования электродинамических характеристик сверхпроводников и подтверждается сравнением результатов экспериментальных исследований с проведенными оценками, а также известными литературными данными.

НА УЧНАЯ И ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНА ЧИМОСТЬ

Представленные результаты диссертационной работы расширяют известные ранее представления об электродинамических характеристиках композитных сверхпроводников с высокодисперсной структурой, стимулируют новые исследования и могут бьггь использованы в работах, ставящих своей целью изучение поведения вихревой структуры, влияние дефектов на протекание транспортного тока и ряда других. Установлена качественная модификация сверхпроводящих характеристик трехмерных сверхпроводящих микро- и нано-композитов СиГчЪ, которая позволит развить существующие подходы в описании электродинамических особенностей новых классов сверхпроводников, таких как ВТСП и М§В2. Развита модель расчета охлаждения ВТСП лент 2-го поколения для различных геометрий, используя нестационарную кривую кипения жидкого азота. Развита методика исследования ВТСП при перегрузках значительно превышающих значение их критического тока. Впервые обнаружено образование резистивного домена яри протекании непрерывного тока по ВТСП ленте 2-го поколения, которое происходит в результате тепловой накачки. Все результаты исследований, полученные в диссертационной работе, должны учитываться при проектировании конкретных устройств как на основе НТСП, так и ВТСП, в том числе ограничителей тока короткого замыкания, трансформаторов, сверхпроводящих кабелей и других сверхпроводниковых изделий.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ. ВЫНОСИМЫЕ НА ЗАЩИТУ

1. Обнаружена качественная модификация сверхпроводящих характеристик «трехмерных» микро- и нанокомпозитов при переходе к нано-

масштабному уровню структурирования в виде размерной перенормировки н уменьшения критической температуры налокомпозита по сравнению с гранулярным и массивным сверхпроводником.

2. Развита модель, которая качественно описывает изменение ВАХ нанокомпозитов CuNb и объясняет падение сопротивления на обнаруженном резистивном участке ВАХ.

3. Разработан метод измерений ВАХ ВТСП лент 2-гопоколения различной геометрии в интервале значений тока от 1,2 до 2/„ с помощью специально спроектированной установки, которая также позволила изучить более подробно электродинамические и тепловые процессы в нестационарных режимах.

4. Впервые обнаружено и интерпретировано явление формирования ре-зистивного домена при протекании переменного тока через ВТСП ленты 2-го поколения.

ПУБЛИКАЦИИ

По теме диссертации опубликовано 12 работ в научных журналах и сборниках трудов международных и российских конференций, в том числе 5 публикаций в журналах из перечня ведущих периодических изданий, рекомендованных ВАК.

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ

Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на международной конференции EUCAS (Brussels, Belgium, 2007) и EUCAS (Dresden, Germany, 2009); конференции ИСФТТ по физике конденсированного состояния, сверхпроводимости и материаловедению (Москва 2007 г.); конференции по прикладной сверхпроводимости (Москва 2010 г.); научных сессиях НИЯУ «МИФИ» (2007,2008 гг.).

ОБЪЕМ И СТРУКТУРА ДИССЕРТАЦИИ

Диссертация состоит из введения, четырех глав основного содержания и выводов, содержит 102 страницы, включая 31 рисунок, 2 таблицы и список цитируемой литературы из 91 наименования.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность работы, сформулированы цель работы и решаемые задачи, показана научная новизна и практическая ценность исследований, изложены основные положения, выносимые на защиту.

Анализ современного состояния исследований особенностей электродинамического поведения, как НТСП, так и ВТСП показал, что для интерпретации и объяснения наблюдаемых физических явлений, связанных с изменением параметров композитов, а также для их совершенствования, требуются как подробные экспериментальные исследования, так и развитие существующих подходов с учетом наблюдаемых электродинамических особенностей.

В связи с этим, и в соответствии с целью работы и поставленным задачам, используя индуктивный и резистивный методы, изучены композитные образцы СиЫЬ, приготовленные медленным и быстрым охлаждением из расплава. В табл. 1 представлены размеры исследуемых образцов, содержание сверхпроводящей фазы, а также значения критической температуры Тс. Также проводились исследования ВТСП лент 2-го поколения, получаемых по технологии МОС\Ш в динамическом и статистическом режимах. Эти ленты представляют собой сверхпроводящую пленку УВСО толщиной 1 или 2мкм и шириной 12 мм, нанесенную на электрополированную ленту из Хастэллоя (сплав на основе никеля с добавками хрома, молибдена и ряда других элементов) производства компании 8ирегРо\уег.

Образцы СиГ^Ь. В результате проведенного анализа экспериментальных данных свойств «трехмерных» микро- и нанокомпозитов Си№> с высокодисперсной структурой и различной концентрацией компонентов (см. табл. 1) установлено, что переход от микронного к наноскопическому уровню дисперсности композита сопровождается качественным изменением его электромагнитных характеристик. Подтверждением этого является отличие температуры начала сверхпроводящего перехода Тс (рис. 1), а также проведенные исследования образцов во внешнем магнитном поле (рис. 2 и 3), демонстрирующие принципиально разное влияние поля Н на ширину и форму сверхпроводящего перехода в двух типах образцов. В случае «литого» образца достаточно сильное поле выявляет два этапа перехода (рис. 2, а), типичные для гранулярных сверхпроводников с размером гранул гсц-> Хь (Хь - лондоновская глубина проникновения). При этом внешнее магнитное поле существенно снижает температуру возникновения «бесконечного» сверхпроводящего кластера, или вовсе препятствует завершению его образования. В случае «закаленного» образца переход в сверхпроводящее состояние аналогично переходу, наблюдающемуся в «грязном» жестком сверхпроводнике. При увеличении магнитного поля температура

перехода снижается, но при этом форма кривых р(7) (см. рис.2, б и 3, б) достаточно хорошо сохраняется в полях от 0 до 3 кЭ.

Таблица 1

Температура Тс начала перехода образцов СиМЬ в сверхпроводящее состояние, измеренная по сопротивлению Я и динамической магнитной восприимчивости х'

Образец Кол-во ЫЬ Толщина образца с1, мм Ширина образца о, мм Тс, К ЩУ/х'(Т)

ат. % об.%

Си№>12а 11,2 17 0,039 1,1 7,0//7,0

СиЫЫ2Ь 11,2 17 0,040 1,5 6,5//6,5

СиЛЬН 16,0 24 0,024 0,7 - //6,2

Си>1Ь20 18,9 28 0,027 1,6 -//6,0

В1 24,9 35 0,500 4,0 8,7//8,7

В2 24,9 35 0,500 1,2 9,2119,2

0,0 -0,2 -0,4

о. <1 - -0,6

-0,8

-1,0

4 5 6 7 8 9

тук

Рис. 1. Изменение веществсщюй части динамической магнитной восприимчивости образцов Си№> 12а и В1 при сверхпроводящем переходе (линии). Амплитуда переменного маппгшого поля Л=1 Э. Прерьшистьши линиями показаны изменения сопротивления с температурой этих образцов, пересчитанные по формуле (р(Г)-ро)/ро=Др/ро-

В исследованных характеристиках закаленных образцов отсутствуют очевидные проявления гранулярных свойств. Это дает основания полагать, что в них формируется эффективная сверхпроводящая среда, характеристики которой могут быть заметно перенормированы по сравнению с исходными для чистого ниобия. Для подтверждения этого факта, на основании экспериментальных данных (рис. 2, б) зависимости температуры сверхпроводящего пере-

хода образца СиЬ'Ы2 и заранее определенного значения #с2(0)=(8,3±1,6) кЭ также была вычислена длина когерентности 4г=220 А эффективной среды. Это значение близко к характерному значению размера ниобиевых включений в рассматриваемом образце и подтверждает сделанные ранее предположения.

Т. К

Рис. 2. Температурная зависимость сопротивления образцов В2 (а) и Си№>12 (б) в окрестности сверхпроводящего перехода при различных значениях внешнего магнитного поля.

Рис. 3. Температурная зависимость вещественной (а) и мнимой (б) частей динамической магнитной восприимчивости образцов В1 и Си>!Ы2Ь в окрестности сверхпроводящего перехода.

Таким образом, изученные электромагнитные свойства трехмерных микро- и нанокомпозитов СиЫЪ свидетельствуют о качественной модификаиии сверхпроводящих характеристик образцов при переходе к наномасштабному уровню их структурирования. Гранулярная сверхпроводящая среда микрокомпозита трансформируется в эффективную сверхпроводящую среду нанокомпо-зита. Длина хогерентности последней оказывается близкой к размерам ниобиевых капель, обособлено и равномерно распределенных в медной матрице, и

становится значительно меньше длины когерентности массивного ниобия. Соответственно происходит размерная перенормировка и уменьшение критической температуры нанокомпозита по сравнению с гранулярным и массивным сверхпроводником на основе ниобия.

При исследовании образцов было обнаружено, что в некоторой ограниченной области тока I, В АХ образцов Си№>12, демонстрирует аномальное, существенно замедленное изменение поля Е(Г) (рис. 4, кривые, обозначенные светлыми символами). При некотором критическом значении тока наблюдается переход образца в резистивное состояние (рис. 5). При этом зависимость напряжения от тока на значительном промежутке оказывается довольно медленно возрастающей функцией, а затем ее рост существенно ускоряется.

Рис. 4. Вольт-амперные характеристики об- Рис. 5.Вольт-ампермые характеристики «зака-разцов В2 и СиМЫ2Ь при Т= 4,2 К. ленного» образца СиМЫ2Ь во внешнем магнитном ноле в силовой (темные символы) и бессиловой (светлые символы) конфигурациях при Г = 4,2 К.

Кроме того, ВАХ на начальном резистивном участке практически не реагирует на изменение направления магнитного поля. Величина критического тока и форма ВАХ остаются неизменными как в поперечном, так и в продольном внешнем магнитном поле. Однако, как известно, в сверхпроводниках второго рода критический ток в продольном поле может существенно превышать ток в поперечном поле. Увеличение критического тока в несколько раз наблюдалось в материалах как со слабым, так и сильным пиннигом, в проводах и тонких лентах. Основным объяснением этому явлению было предположение о геликоидальном протекании тока по сверхпроводнику (бессиловая конфигурация тока-поля). В такой конфигурации сила Лоренца не действует на вихри и, соответственно, не должно быть рассеяния энергии движущимися вихрями.

Для объяснения аномального поведения ВАХ в работе проведено одно из наиболее вероятных объяснений такой формы ВАХ - возникновение джо-зефсоновской генерации в мезоскопической системе сверхпроводник - металл переходов в закаленных образцах СиНЬ. Для выяснения такой возможности было проведено сравнение экспериментальной ВАХ с теоретической ВАХ одиночного БЫ контакта. Наиболее близкой к эксперименту оказалась интерполяция пологого участка ВАХ пробной функцией У=ЯЛ!11-(1С)2 для данных, полученных в присутствие магнитного поля. Это согласуется с тем обстоятельством, что резистивная модель Джозефсона, справедлива лишь в узкой окрестности Гс. Вдали от Гс наблюдаются значительные отклонения от этой модели, приводящие к существенной модификации (уплощению) начального участка ВАХ контакта. Для рассматриваемого набора экспериментальных кривых удаление температуры измерений, равной 4,2 К, от Тс сокращается с ростом поля Я. Соответственно этому, с увеличением магнитного поля экспериментальные кривые становятся все более похожими на описываемые корневым законом резистив-ной модели Джозефсона (рис. 6).

Рис. 6. Фрагменты ВАХ образца СиЫЫ2Ь (темные символы) и результат расчета корневой ВАХ по формуле ]г-(1с)г (линии). ВАХ измерены при 7-4,2 К и направлении поля НИ. Значения 1С подобраны из соображений близости расчетных и экспериментальных данных на аномальном участке ВАХ, величина Л для всех трех расчетных кривых одинакова и равна 3,5 мкОм.

ВТСП ленты 2-го поколения. В результате проведенных динамических испытаний лент 2-го поколения для случая одиночной и бифилярной геометрий ленты, для различных амплитуд тока, было установлено, что нагрев лент происходит по-разному. Подобное отличие, по всей видимости, может быть обусловлено изменением конфигурации поля на границах образца. Дня подтверждения этого результата, был рассчитан нагрев адиабатически изолированной

ленты и нагрев с учетом теплоотдачи для одного из наиболее характерных токов - 793 А (рис. 7). Из сравнения результатов, видно, что экспериментальная и

Рис. 7. Экспериментальное и расчетное изменения температура образца при амплитуде тока 793 А дм одиночной и бнфилярной лент.

расчетная кривые зависимостей температуры от времени в период нагрева удовлетворительно согласуются как для бифилярной геометрии, так и для одиночной ленты. Этот результат позволил сравнить основные заявленные параметры лент с полученными экспериментальными результатами, исследовать их стабильность и устойчивость при многократных перегрузках.

Следующим этапом исследований явилось изучение процесса остывания лент после пропускания импульса тока для одиночной ленты (рис. 3, а) и ленты, помещенной между двумя кремниевыми пластинами (размер пластины

—,—,——— ШЩ ' : ......... ''............г»

0,5 1,0 1,5 0,2 0,4 0,6 0,8

с и с '

Рис. 8. Остывание одиночной лент (а) и ленты помещенной между двумя кремниевыми

пластинами (б).

52х 12x0,8 мм3) (рис. 8, 6). Было установлено, что во втором случае остывание происходит быстрее. По всей видимости, такое поведение связано с разрушением пленочного режима кипения жидкого азота, следовательно, и со способом передачи тепла через сплошную пленку пара, отделяющую поверхность ВТСП ленты от массы жидкого азота с температурой 77 К, и переходом к режиму переходного кипения на ленте с последовательным чередованием паровых и жидкостных структур, омывающих поверхность ленты.

Для проверки полученного результата был проведен расчет с использованием кривой кипения жидкого азота на поверхности нагрева при стационарном режиме тепловыделения и теплоотдачи (рис. 9). Эта кривая состоит из пяти различных областей с различными режимами теплопередачи. Границы между различными режимами стационарной кривой кипения обозначены буквами а, Ъ, с, с1,е и/ Анализ кривых охлаждения ВТСП лент, нагретых в импульсном режиме до температур Ттгх, заметно превышающих минимальную температуру поверхности нагрева при пленочном кипении, позволяет заключить, что их охлаждение сначала происходит в соответствии со стационарной кривой пленочного кипения. Однако согласпо опытным данным, полученным при остывании образцов ВТСП ленты различной длины (рис. 8, б) потеря устойчивости

ю1 ю2

6 = Г-77.3, К

и а

80 70 60 50 40

40 80 120 160 200 к

Рис. 9. Кривая кипения жидкого азота при атмосферном давлении.

Рис. 10. Зависимость избыточной температуры на границе между пленочным и переходным режимами кипения от избыточной температуры до начала охлаждения ленты.

Экспериментальные данные (квадраты) и квадратичный полином (кривая).

паровой пленки азота происходит при более высокой температуре перехода от пленочного режима кипения к переходному режиму, чем в стационарном случае. Более того, чем больше максимальный перегрев ленты, достигнутый по окончании импульса, тем больше температура ие. Согласно экспериментальным данным для лент SF12100 длиной 50 см, соотношение избыточной температуры ие с максимальной избыточной температурой и/ в начальной точке охлаждения представлено на рис. 10.

Для проведения дальнейшего расчета охлаждения ленты было выдвинуто предположение, что переходный режим кипения при охлаждении ленты после импульсного нагрева может быть описан прямой в логарифмической системе координат, как и в стационарном режиме теплоотдачи, проходящей через точки ей с. Параметры этой прямой для области переходного кипения при охлаждении легко найти, используя предварительно найденное значение ис, используя данные рис. 8 и qe по стационарной кривой теплоотдачи для пленочного режима кипения.

На рис. 11 показано сравнение расчетных и измеренных зависимостей изменения температуры ленты во времени при охлаждении после окончания импульса тока. Для последней области кривая теплоотдачи получена из рассмотренной выше оценки. При использовании реальной толщины ленты видно, что наклон расчетных кривых охлаждения в различных областях близок к наклону экспериментальных хривых охлаждения, но достижение переходного режима кипения происходит несколько позднее, чем по результатам эксперимента.

250 200 ^150 100

0,0 0,5 1,0 1,5 U с

Рис. 11. Охлаждение ленты 2-го поколения (SF12100) в жидком азоте после пропускания импульса тока амплитудой 750 А.

^ Г 250 К j ' ' ' • ' ' •

j - Эксперимент }

| .....Расчет |

........Г" V;-;.......... t \ \ » : \ |

Однако, если принять эффективную толщину лены равной примерно 0,7 — 0,75 от реального значения (т.е. 70 - 75 мкм), то можно получить почти идеальное соответствие расчетных и опытных кривых охлаждения, особенно для образцов большой длины (50 см).

При исследовании динамических ВАХ также было обнаружено, что в некоторой области токов данные характеристики необратимы при амплитудах тока /о > 680 А (рис. 12). Эффективное электрическое сопротивление увеличивается даже после того, как ток l(t) испытывает спад после достижения максимума. Более того, рассчитанные значения сопротивления образцов Rtíí~ 0,5 мОм и Rtir~ 0,8 мОм при токах /о ~ 693 А и /о ~ 706 А соответственно, оказывается достаточно малой величиной в сравнении с сопротивлением ленты в нормальном состоянии, которое приблизительно равно 1,4мОм/см при 92 К. Принимая во внимание резкое изменение динамических ВАХ вблизи минимума V(I), было выдвинуто предположение, что данное поведение отражает переход ленты в новое состояние с образованием резистивного домена в сверхпроводящем состоянии. Такое поведение наблюдалось на различных участках ленты. Исходя из вышеописанных наблюдений и расчетов, для определения условий перехода ленты в резистивное состояние, был проведен расчет запасаемой энергии вблизи сверхпроводящего перехода. Как оказалось, значение запасаемой энергии, определяющее условие перехода, ~ 5 мДж/см, в случае адиабаты, приводит к увеличению температуры YBCO, следовательно, и слоев серебра ленты на величину ~ 10 К.

Рис. 12. Динамическая ВАХ образца длиной 23 см для различных амплитуд тока. На врезке показана временная зависимость сопротивления образца при амплитуде тока /о = 693 А.

/, А

Л-

1 \

— /0 = 661 А

— /0 = 693 А

о- /„ = 706 А

||тгттТ^'.>-. --г

0 2 4

Ъ мс

Рис. 13. Временная зависимость запасаемой энергии в ленте на сантиметр длины.

Более подробное изучение развития неустойчивости в ленте с использованием выше изложенных результатов было проведено для режима протекания по ленте переменного тока. Из рис. 13 видно, что неустойчивость развивается при малых амплитудах переменного тока, но при значениях I > /с. Накапливаемая энергия, которая необходима для перехода ленты в неустойчивое состояние, дает возможность оценить число необходимых периодов. Расчет периодов показал, что переход ленты в резистивное состояние происходит только после некоторого порогового значения. Например, для амплитуды тока /а = 480 А переход начинается только через 170 периодов. Для проверки данного результата было проведено измерение временной зависимости падения напряжения и тока вдоль ленты, длиной 43 см.

Результаты проведенных испытаний на переменном токе представлены на рис. 14. Видно, что при пропускании переменного тока, в течение 4,71 с, сигнал от образца ведет себя квазигармонично, а затем резко падает. При непосредственном наблюдении образца обнаруживается узкая область кипения вдоль ленты, длиной 1 см. Такое поведение ленты подобно работе токоограничителя при непосредственном ограничении тока при коротком замыхании. Расчетное сопротивления данного участка Я^ ~ 2 мОм/см, что намного больше, чем сопротивление ленты при 92 К. Данное обстоятельство позволяет предположить, что наблюдаемая область кипения находится в нормальном состоянии. По мощности диссипации также был рассчитан перегрев этой области ленты, который составил значение порядка 8 К.

^ с

Рис. 14. Временная зависимость начального и конечного фрагментов тока и падения напряжения в образце. На вставке показан переход ленты в резистивное состояние.

Согласно экспериментальным результатам, переход лепты в резистивное состояние происходит при конкретной величине /ц, = 474 Л. Следовательно, беспрепятственное протекание тока может быть при значении /о Ль когда лента находиться в тепловом равновесии. По рассчитанному значению энергии необходимой для перехода ленты, которое составляет Q = 5,3 мДж/см, рассчитано необходимое число периодов переменного тока, для осуществления перехода. По данному значению было рассчитано время перехода ленты для различных токов /о > /,ь и проведено сравнение с расчетным значением.

470 480 490 500 510 520

Рис. 15. Зависимость времени перехода ленты в резистивное состояние от амплитуды тока.

Результаты расчетов, показанные на рис. 15, качественно согласуются с экспериментальными результатами с учетом допущений, сделанных при расчете.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Обнаружена модификация сверхпроводящих характеристик трехмерных микро- и нанокомпозитов СпЛЬ с различной степенью дисперсности нио-биевых включений при переходе к наномасштабному уровню их структурирования в виде размерной перенормировки и уменьшения критической температуры нанокомпозита по сравнению с гранулярным и массивным сверхпроводником, что связано с приближением размеров пиобиевых включений к длине когерентности эффективной сверхпроводящей среды ^ = 220 А.

2. Обнаружено изменение ВАХ в нанокомпозите СиЫЬ. На ВАХ нанокомпозита присутствуют черты ВАХ мезоскопических контактов металл - сверхпроводник. Уровень сопротивления на этом резистивном участке ВАХ более чем на порядок ниже ожидаемого даже с учетом снижения эффективности рассеяния нормальных электронов на границе металл-сверхпроводник за счет андреевского отражения. Полученные результаты удовлетворительно объясняются в рамках резистивной модели джозефсона вблизи критической температуры Гс.

3. Изучены электродинамические и тепловые процессы при токовых нагрузках различной мощности и длительности в импульсном и непрерывном режимах на специально сконструированной установке.

4. Используя модифицированную кривую переходного кипения жидкого азота, в том числе, для случаев различных изоляторов, развита модель расчета охлаждения ВТСП лепт 2-го поколения. Использованный метод расчета кривых охлаждения показал удовлетворительное согласие опытных кривых охлаждения и развитой модели.

5. Впервые было обнаружено, что при протекании непрерывного переменного тока через ВТСП ленты 2-го поколения, в результате тепловой накачки, имеет место образование резистивного домена. Проведенные аналитические оценки подтверждают наблюдаемое поведение ленты и хорошо согласуются с экспериментальными результатами.

ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. И. Ф. Волошин, П. Н. Деггяренко, А. С. Иванов, В. С. Круглов. Исследование сверхпроводящих свойств образцов CuNb с высокодисперсной структурой. // В Сб.: Труды научной сессии МИФИ, 2007, т. 4 с. 155-156.

2. Р. N. Degtyarenko, A. S. Ivanov, V. S. Kruglov and I. F. Voloshin. Superconductivity in Cu-Nb with extremely fine structure. // In: Abstracts of 8th European Conference on Applied Superconductivity, 15-21 September, 2007, Brussels, Belgium, p. 115.

3. P. N. Degtyarenko, A. S. ivanov, V. S. Kruglov and I. F. Voloshin. Superconductivity in Cu-Nb with extremely fine structure. // J. Phys.: Conf. Ser., 2008, v. 97(1), 012024 (8pp).

4. И. Ф. Волошин, П. H. Деггяренко, А. С. Иванов, В. С. Круглов. Исследование сверхпроводящих образцов CuNb с высокодисперсной структурой. // В Сб.: Аннотац. докладов конференции по физике конденсированного состояния, сверхпроводимости и материаловедению, 2007, РНЦ «Курчатовский институт», с. 204.

5. И. Ф. Волошин, П. Н. Деггяренко, А. С. Иванов, В. С. Круглов. Исследование сверхпроводящих свойств высокоупрочненных микрокомпозитов CuNb. // В Сб.: Труды научной сессии МИФИ, 2008, т. 4, с. 32-33.

6. И. Ф. Волошин, П. II. Деггяренко, А. С. Иванов, В. С. Круглов. Экспериментальное исследование электродинамических свойств «трехмерных» композитов CuNb с высокодисперсной структурой. // Инженерная физика, 2008, т. 2, с. 26-30.

7. L. М. Fisher, Р. N. Degtyarenko, I. N. Dul'kin, А. V. Kalinov, I. F. Voloshin. Study of current instability in 2G HTS tape for fault current limiters. // In Abstracts of 9th European Conference on Applied Superconductivity, 13-17 September 2009, Dresden, Germany, p. 59.

8. L. M. Fisher, P. N. Degtyarenko, I. N. Dul'kin, A. V. Kalinov I. F. Voloshin. Thermal behavior of 2G HTS tape for use in resistive fault current limiters. // In: Abstracts of 9th European Conference on Applied Superconductivity, 13-17 September 2009, Dresden, Germany, p. 150.

9. И. Ф. Волошин, П. H. Деггяренко, А. С. Иванов, В. С. Круглов. Сверхпроводимость и резнстивные аномалии образцов Cu-Nb с высокодисперсной структурой. // Нанотехника, 2009,т. 4(20), с. 33-43.

10. D. F.Alferov, Р. N. Degtyarenko, I.N. Dul'kin, L.M.Fisher, V. P. Ivanov, A. V. Kalinov, V. A. Sidorov and I. F. Voloshin. Thermal

behavior of 2G HTS tape for use in resistive fault current limiters. // J. Phys.: Conf. Ser., 2010,v. 234(3), 032001 (5pp.).

11. Д. Ф. Алферов, И. Ф.Волошин, П. H. Дегтяренко, И. Н. Дулькин, В. П. Иванов, А. В. Калинов, В. А. Сидоров, Л. М. Фишер. Тепловые процессы в ВТСП лентах 2-го поколения при пропускании синусоидального импульса тока. // В Сб.: Труды конференции по прикладной сверхпроводимости, 2010, Москва, с. 18.

12. Р. N. Degtyarenko, I. N. Dul'kin, L.M.Fisher, A.V. Kalinov, I. F. Voloshin, V. A. Yampol'skii. Thermoelectric instability induced by a single pulse and alternating current in superconducting tapes of second generation. // Fizika Nizkikh Temperatur, 2011, v. 37(2), p. 127-133.

Подписано в печать:

10.03.2011

Заказ № 5128 Тираж - 100 экз. Печать трафаретная. Типография «11-й ФОРМАТ» ИНН 7726330900 115230, Москва, Варшавское ш., 36 (499) 788-78-56 www.autoreferat.ru

Содержание диссертации автор исследовательской работы: кандидата физико-математических наук, Дегтяренко, Павел Николаевич

Введение

1 Современное состояние исследований электродинамики низко- и высокотемпературных композитных сверхпроводников

1.1 Низкотемпературные композитные и гранулярные сверхпроводники

1.2 Высокотемпературные сверхпроводники.

1.3 Перколяция в сверхпроводниках

Введение диссертация по физике, на тему "Особенности электродинамического поведения композитных сверхпроводников с высокодисперсной структурой"

В последние годы во многих развитых странах освоено промышленное производство высокотемпературных сверхпроводящих (ВТСП) композитов - ВТСП 1-го поколения — на базе висмутовых сверхпроводящих керамик. По меньшей мере, две американские компании — SuperPower и AMSC — начали промышленный выпуск ВТСП лент 2-го поколения, представляющих собой сверхпроводящие пленки YBaCuO, нанесенные на металлическую текстурированную подложку. Как традиционные НТСП микрокомпозиты, так и ВТСП материалы являются продуктами самых передовых высоких технологий, и их создание — результат объединения усилий специалистов развитых стран из самых разных областей науки, техники и технологии.

Ключевые характеристики сверхпроводников, такие как, критическая температура Гс, второе критическое поле Нсг, критическая плотность тока]с — интенсивно исследуются с целью более глубокого понимания фундаментальной природы и механизмов сверхпроводимости, а также поиска технологических путей совершенствования их свойств применительно к конкретным применениям. Адекватность объяснения измеряемых сверхпроводящих характеристик базируется на достоверности моделей, описывающих электродинамику изучаемых объектов. При описании электродинамики сильноточных сверхпроводников, являющихся жесткими сверхпроводниками 2-го рода, традиционно и успешно используется предложенная Бином модель критического состояния. В процессе совершенствования сильноточных НТСП композитов и появления ВТСП керамик потребовалось обобщение модели критического состояния применительно к новым типам сверхпроводящих объектов — волокнистым композиционным материалам и гранулярным анизотропным керамикам. В ВТСП текстурированных объемных керамиках и тонких пленках следует также принимать во внимание нелокальные эффекты, обусловленные соизмеримостью размеров проводника и лондо-новской глубины проникновения магнитного поля

В последние годы в связи с повышением требований к прочности НТСП, для крупных сверхпроводящих магнитных систем создан новый специальный тип композитов Си№) с толщиной волокон всего лишь в десятки нанометров. Вследствие сильно выраженного размерного эффекта величина их электропроводности существенно зависит от расстояния между волокнами. В физических свойствах, этих пока еще мало изученных наноструктур ир о в а н н ых композитных материалов, должны проявляться эффекты, связанные с размерной перенормировкой параметров сверхпроводящей составляющей и доминированием актов рассеяния нормальных электронов матрицы, границей металл — сверхпроводник (Андреевское отражение на границе металл - сверхпроводник). Волокнистая структура композита и наномасштаб создают условия формирования сильной анизотропии свойств, значительно усложняющей анализ свойств материала при уменьшении масштаба его структурирования.

Композитная структура металл-сверхпроводник необходима и в случае сильноточных ВТСП длинномеров. В случае ВТСП 1-го поколения (В12212АА^, Bi2223/Ag) уже созданы композиты, пригодные для работы в переменном магнитном поле с индукцией в пределах нескольких десятых долей тесла. Значительно более проблематична и пока окончательно не решена задача создания промышленных композитов на базе более перспективного ВТСП 2-го поколения. И, хотя на основе этих ленточных сверхпроводников уже созданы полномасштабные модели кабелей и ограничителей тока, требуется серьезное исследование вопроса об эффективности, реализованной в настоящее время стабилизации этих сверхпроводников и путях ее совершенствования.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Для достижения этой цели в работе были поставлены следующие задачи:

• исследовать электрические и магнитные характеристики «трехмерных» НТСП in—situ композитов CuNb как с различными размерами дисперсных сверхпроводящих включений и расстояниями между ними, так и приготовленных с существенно различными скоростями охлаждения из расплава, а также интерпретировать полученные результаты;

НАУЧНАЯ НОВИЗНА РАБОТЫ

В процессе выполнения работы впервые получены следующие результаты: Обнаружено качественное различие в поведении вольт-амперных характеристик (ВАХ) образцов CuNb с различной концентрацией сверхпроводника и размерами сверхпроводящих включений, формируемых при различных скоростях охлаждения из расплава. ❖ Показано, что поведение вольт-амперных характеристик нанокомпо-зитов Си№) в продольном и поперечном магнитных полях удовлетворительно объясняется возникновением джозефсоновской генерации в мезоскопической системе переходов сверхпроводник-металл. ♦> При изучении нагрева и охлаждения ВТСП лент 2-го поколения в динамическом режиме с учетом изменения кривой переходного кипения жидкого азота в нестационарном режиме установлено, что при протекании переменного тока, превышающего критическое значение, существует пороговое значение запасаемой энергии, по достижении которого лента переходит в неоднородное состояние и происходит формирование резистивного домена.

ДОСТОВЕРНОСТЬ РЕЗУЛЬТАТОВ

НА УЧНАЯ И ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНА ЧИМОСТЬ

Представленные результаты диссертационной работы расширяют известные ранее представления об электродинамических характеристиках композитных сверхпроводников с высокодисперсной структурой, стимулируют новые исследования и могут быть использованы в работах, ставящих своей целью изучение поведения вихревой структуры, влияние дефектов на протекание транспортного тока и ряда других. Установлена качественная модификация сверхпроводящих характеристик трехмерных сверхпроводящих микро- и нанокомпозитов СиИЬ, которая позволит развить существующие подходы в описании электродинамических особенностей новых классов сверхпроводников, таких как ВТСП и М§32. Развита модель расчета охлаждения ВТСП лент 2-го поколения для различных геометрий, используя нестационарную кривую кипения жидкого азота. Развита методика исследования ВТСП при перегрузках значительно превышающих значение их критического тока. Впервые обнаружено образование резистивного домена при протекании непрерывного тока по ВТСП ленте 2-го поколения, которое происходит в результате тепловой накачки. Все результаты исследований, полученные в диссертационной работе, должны учитываться при проектировании конкретных устройств как на основе НТСП, так и ВТСП, в том числе ограничителей тока короткого замыкания, трансформаторов, сверхпроводящих кабелей и других сверхпроводниковых изделий.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ, ВЫНОСИМЫЕ НА ЗАЩИТУ

1. Обнаруженную качественную модификацию сверхпроводящих характеристик «трехмерных» микро- и нанокомпозитов при переходе к наномасштабному уровню структурирования в виде размерной перенормировки и уменьшения критической температуры нанокомпозита по сравнению с гранулярным и массивным сверхпроводником.

2. Развитую модель, которая качественно описывает изменение ВАХ нанокомпозитов СиКГЬ и объясняет падение сопротивления на обнаруженном резистивном участке ВАХ.

3. Разработанный метод измерений ВАХ ВТСП лент 2-гопоколения различной геометрии в интервале значений тока от 1,2 до 2/с, с помощью специально спроектированной установки, которая также позволила изучить более подробно электродинамические и тепловые процессы в нестационарных режимах.

4. Впервые обнаруженное и интерпретированное явление формирования резистивного домена при протекании переменного тока через ВТСП ленты 2-го поколения.

ПУБЛИКАЦИИ

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ

ОБЪЕМ И СТРУКТУРА ДИССЕРТАЦИИ

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка цитированной литературы и списка печатных работ автора по теме диссертации.

Заключение диссертации по теме "Физика конденсированного состояния"

Основные выводы

1. Обнаружена модификация сверхпроводящих характеристик трехмерных микро- и нанокомпозитов СиЫЬ с различной степенью дисперсности ниобиевых включений при переходе к наномасштабному уровню их структурирования в виде размерной перенормировки и уменьшения критической температуры нанокомпозита по сравнению с гранулярным и массивным сверхпроводником, что связано с приближением размеров ниобиевых включений к длине когерентности эффективной сверхпроводящей среды ^-220 А.

2. Обнаружено изменение ВАХ в нанокомпозите СиЫЬ. На ВАХ нанокомпозита присутствуют черты ВАХ мезоскопических контактов металл — сверхпроводник. Уровень сопротивления на этом резистив-ном участке ВАХ более чем на порядок ниже ожидаемого даже с учетом снижения эффективности рассеяния нормальных электронов на границе N-8 за счет андреевского отражения. Полученные результаты удовлетворительно объясняются в рамках резистивной модели джо-зефсона вблизи критической температуры Тс.

4. Используя модифицированную кривую переходного кипения жидкого азота, в том числе, для случаев различных изоляторов развита модель расчета охлаждения ВТСП лент 2-го поколения. Использованный метод расчета кривых охлаждения показал удовлетворительное согласие опытных кривых охлаждения и развитой модели.

В заключение, я выражаю глубокую признательность моему научному руководителю Виталию Сергеевичу Круглову за руководство работой и всестороннюю поддержку при выполнении исследований. Я также крайне признателен Игорю Федоровичу Волошину, Леониду Михайловичу Фишеру и Алексею Валерьевичу Калинову, без помощи, которых настоящая работа едва ли могла бы состояться. Также хочу поблагодарить Игоря Николаевича Дулькина, Александра Сергеевича Иванова за помощь, оказанную в интерпретации результатов и построении моделей. Автор признателен также Ям-польскому Александру Валерьевичу и Дорофееву Геннадию Игоревичу, за критику и полезные обсуждения.

Список источников диссертации и автореферата по физике, кандидата физико-математических наук, Дегтяренко, Павел Николаевич, Москва

1. С. P. Bean. Magnetization of hard superconductors. // Phys. Rev. Lett., 1962, v. 8, p. 250-253.

2. E. M. Савицкий, Ю. В. Ефимов, H. Д. Козлова и др. Сверхпроводящие материалы. // М: Металлургия, 1976, 296 с.

3. Г. Брехна. Сверхпроводящие магнитные системы. // М: Мир, 1976, 704 с.

4. Г.Г. Свалов, Д. И. Белый. Сверхпроводящие и криорезестивные обмоточные провода. // М: Энергия, 1978, 168 с.

5. В. Б. Зенкевич, В. В. Сычев. Магнитные системы на сверхпроводниках. //М: Наука, 1972, 260 с.

6. М. К. Wu, J. R. Ashburn, С. J. Torng, P. H. Hor, R. L. Meng, L. Gao, Z. J. Huang, Y. Q. Wang, and C. W. Chu. Superconductivity at 93 К in a New Mixed-Phase Y-Ba-Cu-0 Compound System at Ambient Pressure. // Phys. Rev. Lett., 1987, v. 58, p. 908-910.

7. L. M. Fisher, I. F. Voloshin, V. S. Gorbachev, S. E. Savel'ev, and V. A. Yampol'skii. Nonlocal critical state model for hard superconductors. // Physica C, 1995 v. 245, p. 231-237.

8. A. L. Lima, X. Zhang, A. Mirsa, C.H. Booth, E.D. Bauer, M.F. Hundley. Length scale effects on the electronic transport properties of nanometric Cu/Nb multilayers. // Thin Solid Films, 2007, v. 515, p. 3574-3579.

9. A. F. Andreev. Thermal conductivity of the intermediate state of superconductors. //JET?, 1964, v. 19p. 1228.

10. G. Deutsher, О. Entin-Wohlman, S. Fishman, and Y. Shapira. Percolation description of granular superconductors. // Phys. Rev. B, 1980, v. 21, p. 5041-5047.

11. С. C. Tsuei. Ductile superconducting Cu-rich alloys containing A-15 filaments. // IEEE Trans. Magn, 1975, 11, p. 272-275.

12. J. Bevk, M. Tinkham, F. Habbal et. al. In situ formed multifilamentary composites part I: Coupling mechanisms, stress effects and flux pinning mechanisms. //IEEE Trans. Magn., 1981, v. 17, p. 235-242.

13. A. I. Bragmski, G. R. Wagner. In-situ formed multifilamentary composites part II: AC losses. // IEEE Trans. Magn., 1981, v. 17, p. 243-247.

14. А. А. Абрикосов. О магнитных свойствах сверхпроводников второй группы// ЖЭТФ, 1957, v. 32, с. 1442.

15. В. В. Шмидт. Введение в физику сверхпроводников. // М: МЦНМО, 2000, 402 с.

16. К. Tachikava, Т. Asano and Т. Tekencha. High-field superconducting properties of the composite-processed NbsSn with Nb-Ti alloy cores. // Appl. Phys. Lett., 1981, v. 39, p. 766.

17. M. Suenaga, T. Onishi, D. O. Welch and T. S. Luhman. Degradation mechanism of Nb3Sn composite wires under tensile strain at 4.2 К // Bull Am. Phys. Soc., 1978, v. 23, p. 229.

18. K.Kamata, N. Tada, K. Itoh and K. Tashikawa. High-field superconducting critical values of titanium bronze multifilamentary №>3Sn conductors. // IEEE Trans. Magn., 1987, v. 23, p. 637-640.

19. A. Junod, J. L. Staudenmann, J. Muilker and P. Spitzli. Superconductivity, density-of-states models, and specific heat of A15-type compounds V-Ga and V-Si. //J. Low. Temp. Phys., 1971, v.5, p. 25-43.

20. F. J. Cadieu. Transition metal superconductivity in a generalized NbsAl system. // J. Low Temp. Phys., 1970, v. 3, p. 393-414.

21. J. S. Bowles, C. S. Barrett and L. Guttman. // Trans.Metall. Soc. AIME B, 1950, v. 18, p. 1478.

22. M.Suenaga, S. Okuda, R. Sabaitini, K. Itoh and T. S.Luhman. // Adv. Cryo. Eng., 1982, v. 28 p. 379.

23. H. Sekine, Y. Iijima, K. Itoh, K. Tachikawa, Y. Tanaka and Y. Furuto. Improvements in current-carrying capacities of №>3Sn composites in high fields through titanium addition to the matrix. // IEEE Trans. Mag., 1983, v. 19, p. 1429-1432.

24. K. Inoue, T. Kurodo T and K. Tachikama. Properties and performance of the multifilamentary Nb3Sn with Ti addition processed by the Nb tube method. // IEEE Trans. Mag., 1985, v. 21, p. 316-319.

25. R. E. Enstrom, J. J. Hanak, J. R.Appert and K. Strater.Effect of Impurity Gas Additions on the Superconducting Critical Current of Vapor-Deposited Nb3Sn. //Electrochem. Soc., 1972 v.119, p. 743-747.

26. R. E. Enstrom and J. R. Appert. Preparation and high-field superconducting properties of vapor-deposited NbsSn alloys. // J. Appl. Phys., 1974, v. 45, p. 421-428.

27. W. De Sorbo. The intermediate state of some superconductors. // Cryogenics, 1964, v. 4, p. 257-323.

28. S. S. Dubey, P. N.Dheer, M. M. Krishna, Y. S. Reddy and R. G. Sharma. Flux pinning and superconductivity in in-situ prepared Al- and Zn-doped Cu-Nb composite wires. // J. Phys. D: Appl. Phys., 1994, v. 27 p. 2418-2422.

29. S. L. Prischepa, D. Montemuro, C. Cirillo, C. Attanasio, M. Salvato, V. Merlo, A. N. Lykov and A. Yu. Tsvetkov. Thickness dependence of pinning mechanisms in granular Nb thin films. // Supercond. Sci. Technol., 2006, v. 19, p. 1124-1129.

30. D. H. Kim, К. T. Kim, H. G. Hong, J. S. Hwang and T. S. Hahn. Temperature dependence of Nb penetration depth measured by a resistive method. // Cryogenics, 2003, v. 43(10-11), p. 561-565.

31. Y. Enomoto, T. Murakami, M. Suzuki, K. Moriwaki. Anisotropic Optical Properties of (Lai.xSrx)2Cu04 Single Crystal Thin Films. // Jpn. J. Appl. Phys., 1987, v. 26, L1248-L1250.

32. E. В. Абель, В. С. Багаев, Д. Н Басов, и др. // СФХТ, 1990, т. 8, с. 1624-1627.

33. Т. Penney, S. von Molnar, D. Kaiser, F. Holtzberg, and A. W. Kleinsasser. Strongly anisotropic electrical properties of single-crystal YBa2Cu307.x. // Phys. Rev. В., 1988, v. 38, p. 2918-2921.

34. A. H. Ивлев, Э. А. Тищенко. // СФХТ, 1992, т. 5, с. 836-849.

35. Д. М. Гинзбург. Физические свойства высокотемпературных сверхпроводников. // М: Мир, 1990.

36. R. Т. Collins, Z. Schlesinger, F. Holtzberg, and С. Feild. Infrared evidence for gap anisotropy in YBa2Cu307. // Phys. Rev. Lett., 1990, v. 63, p. 422-425.

37. Т. К. Worthington, W. J. Gallagher, Т. R. Dinger. Anisotropic nature of high-temperature superconductivity in single-crystal YiBa2Cu307.x. // Phys. Rev. Lett., 1987, v. 59, p. 1160-1163.

38. А. С. Петров, E. E. Слядников. // СФХТ, 1993, т. 3, с. 538-544.

39. А. С. Ковалев, А. Н. Образцов, В. Н. Охрименко и др. // СФХТ, 1992, т. 6, с. 1044-1047.

40. F. Gross, В. S. Chandrasekhar, D. Einzel, К. Andres, P. J. Hirschfeld, H. R. Ott, J. Beuers, Z. Fisk and J. L. Smith. Anomalous temperature dependence of the magnetic field penetration depth in Superconducting UBe^ // Z. Phys. B, 1986, v. 64, p. 175.

41. M. Prohammer and J. P. Carbotte. London penetration depth of d-wave superconductors // Phys. Rev. B, 1991, v. 43, p. 5370-5374.

42. P. Arberg, M. Mansor and J. P. Carbotte (private communication).

43. A. T. Fiory, A. F. Hebard, P. M. Mankiewich, and R. E. Howard. Renor-malization of the Mean-Field Superconducting Penetration Depth in Epitaxial YBa2Cu307 Films. // Phys. Rev. Lett., 1988, v. 61, p. 1419-1422.

44. Steven M. Anlage and Dong-Ho Wu. Magnetic Penetration Depth Measurements in Cuprate Superconductors // J. Supercond., 1992, v. 5, p. 395.

45. Ju Young Lee and Thomas R. Lemberger, Steven R. Foltyn and Xindi Wu. Penetration depth in oxygen depleted YBCO thin films. // Synth. Metals, 1995, v. 71, p. 1605.

46. J. Halbritter. On extrinsic effects in the surface impedance of cuprate superconductors by weak links// J. Appl. Phys., 1992, v. 71 p. 339.

47. D. A. Bonn, P. Dosanjh, R. Liang, and W. N. Hardy. Evidence for rapid suppression of quasiparticle scattering below Tc in YBa2Cu307-5 // Phys. Rev. Lett., 1992, v. 68, p. 2390-2393.

48. W. N. Hardy, D. A. Bonn, D. C. Morgan, Ruixing Liang, and Kuan Zhang. Precision measurements of the temperature dependence of X in YBa2Cu306.9s: Strong evidence for nodes in the gap function. // Phys. Rev. Lett., 1993, v. 70, p. 3999-4002.

49. G. Blatter, M. V. Feigel'man, V. B. Geshkenbein, A. I. Larkin and V. M. Vinokur. Vortices in high-temperature superconductors. // Rev. Mod. Phys., 1994, v. 66, p. 1125.

50. L. F. Cohen and H. J. Jensen. Open questions in the magnetic behavior of high-temperature superconductors //Rep. Prog. Phys., 1997, v. 60, 1581.

51. L. M. Fisher, A. V. Kalinov, S. E. Savel'ev, I. F. Voloshin and V. A. Yam-pol'skii. Size effect in anisotropic hard superconductors. // Physica C, 2001, v. 350, p. 152-160.

52. И. Ф. Волошин, А. В. Калинов, Л. М. Фишер, С. А. Деревянко, В. А. Ямпольский. Новый тип пик-эффекта в намагниченности анизотропных сверхпроводников. //Письма в ЖЭТФ, 2001, т. 73, с. 324-328.

53. В. В. Высоцкий. Динамическая магнитная восприимчивость сверхпроводника с релаксирующим магнитным моментом. // ФТТ, 1997, т. 39, с. 811-815.

54. М. Р. Трунин, А. А. Жуков, Г. А. Емельченко, И. Г. Науменко. Особенности температурной зависимости поверхностного импеданса монокристаллов YBa2Cu306.95. // Письма в ЖЭТФ, 1997, т. 65, с. 893-898.

55. A. Bunde and S. Havlin. Fractals and Disordered Systems. // Springer: Berlin, 1991.

56. D. Stauffer and A. Aharony. Introduction to Percolation Theory. // Taylor and Francis: London, 1992.

57. J. E. Sonier, R. F. Kiefl, J. H. Brewer, D. A. Bonn, S. R. Dunsiger, W. N. Hardy, R. Liang, R. I. Miller, D. R. Noakes, С. E. Stronach. Expansion of the vortex cores in YBa2Cu306.95 at low magnetic fields. // Phys. Rev. В., 1999, v. 59, p. 729-732.

58. M. Prester. Experimental evidence of a fractal dissipative regime in high-Tc superconductors. // Phys. Rev. В., 1999, v. 60, p. 3100 3103.

59. K. Yamafuji and T. Kiss.A new interpretation of the glass-liquid transition of pinned fluxoids in high~rc superconductors. // Physica C, 1996, v. 258, p. 197-212.

60. Кузьмин И. Ю. Депиннинг на начальной стадии резистивного перехода в сверхпроводниках с фрактальной кластерной структурой. // Письма в ЖТФ, 2004, т. 30, с. 29-37.

61. В. Ф. Гантмахер, А. М. Неминский, Д. В. Шовкун. Проявление закономерностей классической перколяционной теории в транспортных свойствах керамики YBa2Cu307-5. // Письма в ЖЭТФ, 1990, т. 52, с. 1214-1218.

62. Kari Harkonen. Percolation models in granular high-Tc superconductors in the transition region. // Phys. Rev. B, 1989, v. 39, p. 7251-7254.

63. R. Landauer. Electrical transport and optical properties of inhomogeneous Media. // Proc. AIP Conf., 1978, v. 40, p. 1-45 (New York: AIP).

64. W. Denis Markiewicz and Jack Toth. Percolation and the resistive transition of the critical temperature Tc of Nb3Sn. // Cryogenics, 2006, v. 46, p. 468-476.

65. A. L. Rachmanov. The macroscopic electrical properties of in situ composite superconductors. //J. Phys. D: Appl. Phys., 1985, v. 18, p. 919-924.

66. Teruo Matsushita. Flux Pinning in Superconductors. // Springer: Berlin, 2007.

67. А. Кембелл, Дж. Иветс. Критические токи в сверхпроводниках // М: Мир, 1975.

68. I. F. Voloshin, N. М. Makarov, L. М. Fisher and V. A. Yampol'skii. Electromagnetic properties of high Tc superconductor in critical state.// Pis'ma Zh. Eksp. Teor. Fiz., 1990, v. 51, p. 225-227 JETP Lett., 1990, v. 51, p. 255-257].

69. L. M. Fisher, N. V. II'in, О. I. Ljubimov, N. M. Makarov, I. F. Voloshin and V. A. Yampol'skii. Radio-frequency surface impedance of HTSC-ceramics and definition of critical current density. // Solid state communication, 1990, v. 76, p. 141-144.

70. M. P. Трунин. Поверхностный импеданс монокристаллов ВТСП в микроволновом диапазоне. //УФН, 1998, т. 168, с. 931-952.

71. H. Fisher and Y. H. Kao. Direct determination of skin depth by a radio-frequency size effect. // Solid state Communication 7 (1969) 275-277.

72. H. А. Фукс. Механика аэрозолей. M: Изд. АН СССР, 1955.

73. Y.Iwasa, J. Jankowski; Seung-yong Hahn, Haigun Lee, J. Bascunan; , J. Reeves, A. Knoll, Yi-Yuan Xie; V. Selvamanickam. Stability and Quench Protection of Coated YBCO Composite Tape // IEEE Trans, on Applied Superconductivity, 2004, v. 15, p. 1683-1686.

74. A. Rar, Y. Chen, L. Hope, S. Kim, Y. Moumou, S. Repnaya, S.

75. Soloveichilc, Y. Xie, X. Xiong, K. Zdun, and V. Selvamanickam. Characterization and Quality Control of Second-Generation High Temperature Superconductors (2G HTS) for R&D and Manufacturing at SuperPower. // CEC-ICMC, Tucson, AZ, USA, 2009.

76. И.С. Григорьев, Е.З. Мейлихов. Физические величины. // Энергоатом-издат, Москва, 1991.

77. К. К. Likharev. Superconducting weak links. // Rev. Mod. Phys., 1979, v. 51, p. 101-159.

78. J. E. Jankowski. Convective Heat Transfer Model for Determining Quench Recovery of High Temperature Superconducting YBCO in Liquid Nitrogen. // MS Thesis, MIT, 2004.

79. H. Merte Jr., J. A. Clark. // Advances in Cryogenic Engineering, 1962, № 7, p. 546-50.

80. V. Meerovich, V. Sokolovsky, I. Vajda. Switches based on high-temperature superconducting thin films // IEEE Trans. Appl. Supercond, 2005, v. 15 p. 2047-2050.

81. K. G. Mints, A. L. Rakhmanov. Critical state stability in type-П superconductors and superconducting-normal-metal composites. // Rev. Mod. Phys., 1981, v. 53, p. 551-592.

82. Ю. А. Осипьян, P. К. Николаев, H. С. Сидоров, В. С. Бобров, В. С. Цой. Термоэлектрический домен в Y-Ba-Cu-O керамике и ее аналогах. // Письма в ЖЭТФ, 1988, т. 47(5), с. 257-260.

83. ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

84. И. Ф. Волошин, П. Н. Дегтяренко, А. С. Иванов, В. С. Круглов. Исследование сверхпроводящих свойств образцов CuNb с высокодисперсной структурой. // В Сб.: Труды научной сессии МИФИ,2007,т. 4 с. 155-156.

85. Р. N. Degtyarenko, A. S. Ivanov, V. S. Kruglov and I. F. Voloshin. Superconductivity in Cu-Nb with extremely fine structure. // In: Abstracts ofiL

86. European Conference on Applied Superconductivity, 15-21 September, 2007, Brussels, Belgium, p. 115.

87. P. N. Degtyarenko, A. S. Ivanov, V. S. Kruglov and I. F. Voloshin. «Superconductivity in Cu-Nb with extremely fine structure». // J. Phys.: Conf. Ser., 2008, v. 97(1), 012024 (8pp).

88. И. Ф. Волошин, П. Н. Дегтяренко, А. С. Иванов, В. С. Круглов. Исследование сверхпроводящих свойств высокоупрочненных микрокомпозитов CuNb // В Сб.: Труды научной сессии МИФИ, 2008,т. 4, с. 32-33.

89. И. Ф. Волошин, П. Н. Дегтяренко, А. С. Иванов, В. С. Круглов. Экспериментальное исследование электродинамических свойств «трехмерных» композитов CuNb с высокодисперсной структурой // Инженерная физика, 2008, т. 2, с.26-30.

90. И. Ф. Волошин, П. H. Дегтяренко, А. С. Иванов, В. С. Круглов. Сверхпроводимость и резистивные аномалии образцов Cu-Nb с высокодисперсной структурой. // Нанотехника, 2009,т. 4(20), с. 33-43.