Материаловедение апарат. 29 апреля материаловедение. 29. 04. 22 Тема Проводниковые изделия Задание
 Скачать 234.65 Kb.
|
|
29.04.22 Тема «Проводниковые изделия» Задание: напишите конспект. Всё, что выделено жирным шрифтом, нужно записать в тетрадь. Остальное просто читаем. 1) Обмоточные провода применяют для изготовления обмоток электрических машин, аппаратов, приборов. Их выпускают с жиламииз проводниковой меди, алюминия и сплавов (манганин, константан, нихром). Изоляция:эмалевая, пленочная, волокнистая, эмалево-волокнистая.  2) Монтажные провода и кабели предназначены для различного рода соединений в электрических аппаратах, приборах. Токопроводящие жилы: медь или луженая медь. Жилы могут быть однопроволочными – для фиксированного монтажа и многопроволочными – для нефиксированного монтажа. В монтажных проводах высокой нагревостойкости (200 – 250°С) применяют никелированные медные жилы. Изоляция: фторопласт, стекловолокно, полиэтилен, ПВХ пластикат, капрон, иногда применяют двойную изоляцию. 3) Установочные провода применяют для распределения электрической энергии в силовых и осветительных сетях при неподвижной прокладке их внутри и вне помещений. Жилы: медные и алюминиевые (однопроволочные и многопроволочные) Изоляция: резина, гибкие пластмассы (ПЭ, ПВХ пластикат) Сверхпроводники. Криопроводники. Наноматериалы. I. Сверхпроводники. Электрическое сопротивление любого металлического проводника уменьшается с понижением его температуры. У некоторых металлов и сплавов кроме такого нормального уменьшения сопротивления при их охлаждении наблюдается новое свойство. При температуре от 10 К (- 263ºС) и ниже электрическое сопротивление проводника резко падает до нуля. Это явление называется сверхпроводимость, а материалы, обладающие таким свойством называются сверхпроводники. Температура, при которой происходит переход материала в сверхпроводящее состояние, называется критической температурой Ткр. Явление сверхпроводимости было открыто в 1911г. голландским ученым Камерглинг – Оннесом, который исследовал электрическое сопротивление ртути при низких температурах. При этом было установлено, что при – 268,8 ºС (4,2 К) электрическое сопротивление ртути резко снизилось до нуля и его невозможно было измерить. Если взять замкнутую цепь (кольцо) из металла в сверхпроводящем состоянии при критической температуре и возбудить в этой цепи ток, то ток будет циркулировать в ней бесконечно долго. К настоящему времени известно 27 сверхпроводников в виде чистых металлов: алюминий, свинец, теллур, ниобий, цинк, галлий, ванадий, иридий, кадмий, олово, рений, титан, молибден… и более 1000 сплавов металлов. Самой высокой критической температурой среди чистых металлов обладает ниобий (9,22 К), а самой низкой – иридий (0,14 К). Такие проводники, как серебро, медь, и золото, не обладают сверхпроводимостью. Сверхпроводимостью не обладают и ферромагнитные материалы: железо, никель, кобальт и их сплавы. Исследования показали, что при воздействии на многие сверхпроводники даже слабого внешнего магнитного поля их сверхпроводимость исчезает. Такие сверхпроводники назвали сверхпроводники первого рода. К ним относятся все сверхпроводящие чистые металлы кроме ниобия, ванадия и технеция. Сверхпроводники второго рода характеризуются более высокими значениями магнитной индукции. К ним относятся ниобий, ванадий, технеций и все сверхпроводящие сплавы. Сверхпроводники третьего рода сохраняют сверхпроводимость даже в сильных магнитных полях. К ним относятся соединения ниобия с оловом, ниобия с титаном, ниобия с цирконием и титаном. Применение сверхпроводников. 1) Одно из основных применений сверхпроводников – создание сверхпроводящих соленоидов, которые позволяют получить магнитные поля с индукцией около 20 Тл. Затраты энергии на охлаждение соленоида до 4,2 К в 1000 раз меньше по сравнению с энергией, необходимой для питания током обычного электромагнита той же мощности. 2) Применение сверхпроводящих обмоток в электрических машинах и трансформаторах позволяет изготовлять их без стальных магнитопроводов и сердечников. Наряду с этим при наличии сверхпроводящих обмоток полностью устраняются тепловые потери. Перечисленные преимущества сверхпроводящих обмоток позволяют существенно уменьшить габариты и массу электрических машин и трансформаторов и повысить КПД. 3) Разработаны первые конструкции сверхпроводящих кабелей, которые позволяют значительно увеличить передачу энергии большой мощности без потерь энергии на большие расстояния. 4) Для производства накопителей энергии и устройств памяти. 5) Магнитные линзы электронных микроскопов. 6) Мощные катушки индуктивности для создания сильных магнитных полей. 7) Сверхпроводящие обмоточные провода для электрических машин и трансформаторов. II. Криопроводники или гиперпроводники – это металлы, которые могут достигать при низких температурах очень малого значения удельного электрического сопротивления, которое в сотни, в тысячи раз меньше, чем удельное электрическое сопротивление при нормальной температуре. Применение криопроводников в электрических машинах и кабелях имеет существенное преимущество перед сверхпроводниками. В сверхпроводниковых устройствах в качестве охлаждающего агента используется жидкий гелий. В криопроводниках применяют более дешевые хладагенты – жидкий водород или жидкий азот, поэтому удешевляется производство и эксплуатация электрооборудования. В качестве криопроводников применяют металлы высокой чистоты (99,99%-ные) – медь, серебро, алюминий, бериллий. Обмотки электрических машин, трансформаторов и электрических аппаратов, изготовленные из криопроводников и работающие при криогенных температурах, допускают большие плотности тока и обладают значительно меньшими потерями. Это делает возможным значительно уменьшить габариты и массу электрических машин и аппаратов (в криогенном исполнении) и существенно повысить КПД. III. Наноматериалы - это материалы, созданные с использованием наночастиц (от 1 до 100 нм). Наноматериалы делят по назначению на: 1) Функциональные 2) Композиционные 3) Конструкционные Типы наноматериалов: 1) нанопористые структуры 2) наночастицы 3) нанотрубки и нановолокна 4) нанодисперсии (коллоиды) 5) нанокристаллы и нанокластеры Применение наноматериалов. 1) Материаловедение. Создание "бездефектных" высокопрочных материалов и материалов с высокой проводимостью. 2) Приборостроение. Создание сканирующих туннельных микроскопов, атомно-силовых микроскопов, магнитных силовых микроскопов, миниатюрных сверхчувствительных датчиков, нанороботов. 3) Электроника. Конструирование нанометровой элементной базы для ЭВМ следующего поколения, нанопроводов, транзисторов, выпрямителей, дисплеев, акустических систем. 4) Оптика. Создание нанолазеров. 5) Медицина. Проектирование наноинструментария для уничтожения вирусов, локального "ремонта" органов, высокоточной доставки доз лекарств в определенные места живого организма. 6) Трибология. Определение связи наноструктуры материалов и сил трения и использование этих знаний для изготовления перспективных пар трения. 7) Ядерная физика. Управляемые ядерные реакции. Наноускорители частиц, нестатистические ядерные реакции. |