ПРОГРАММА
курса лекций "ПРИКЛАДНАЯ
СВЕРХПРОВОДИМОСТЬ" для факультета высоких технологий Ростовского
госуниверситета (направление "Нанотехнологии")
СОСТАВИТЕЛЬ:
к. ф. - м. н. И. А. Паринов
Курс "Прикладная
сверхпроводимость" является введением в эту чрезвычайно интересную и
необычную область современного материаловедения. Основное внимание уделяется
рассмотрению физических идей, моделей и методов, используемых для объяснения
явления сверхпроводимости и эффектов, влияющих на структурно-чувствительные
свойства сверхпроводников. Это делает курс, по возможности, предельно
наглядным. Курс построен таким образом, что для его понимания необходимы лишь
самые общие представления из области квантовой механики, термодинамики,
электродинамики и механики деформируемого твердого тела. В связи с этим
наиболее сложные вопросы излагаются лишь качественно. Основное внимание в курсе
уделено высокотемпературным сверхпроводникам. В рамках курса также
рассматриваются проблемы физики сверхпроводящих материалов, "экзотических"
сверхпроводников и практического использования сверхпроводимости в науке и
технике. Данный курс лекций может служить доаолнением к курсам лекций, читаемым
в Московском госуниверситете по явлению сверхпроводимости (www.chem.msu.su/rus/teaching/vtsp/welcome.html)
и по физике сверхпроводимости (www.hsms.msu.ru/old/course-phys7.shtml)).
В связи с вступлением России в Болонский процесс, который предполагает
унификацию высшего образования в Европе и широкое использование в обучении и
преподавании английского языка, в списке дополнительной литературы представлены
также книги и учебники по сверхпроводимости на английском языке. Кроме того, дан
список ведущих мировых Интернет-сайтов, на которых имеется широкая информация о
монографиях и журналах по сверхпроводимости и родственным проблемам. Объём
курса - 40 лекционных часов. Распределение часов по разделам курса указано в
программе.
Разделы
курса
Экспериментальные методы
исследования электромагнитных, микроструктурных и механических свойств.
Структура интеркристаллитных границ и их электромагнитные свойства. Модели
"кирпичной стены" и "железнодорожных стрелок" Классификация
дефектов. Дислокационные структуры. Ленты BSCCO/Ag. Влияние деформации на
сверхпроводящие свойства. Прокатка и прессование. Линии необратимости в BSCCO.
Объемные образцы BSCCO. Размер зерна. Добавки и волокна. Механизмы
упрочнения. Системы Y(RE)BCO, получаемые из расплава.
Особенности микроструктуры. Процессы роста в затравленном образце. Структура
интеркристаллитных границ. Поведение дисперсной фазы 211(422). Эффекты
легирующих добавок. Электромагнитные и сверхпроводящие свойства. Механические и
прочностные свойства.
Превращение фазы Bi-2212
в Bi-2223. Воздействие деформации. Получение лент
BSCCO/Ag. Текстурирование образца
внешним магнитным полем. Деформации при
остывании ленты. Эффекты механического
нагружения. Параметр свободы.Линия
совместности деформаций. Кристаллизация
фазы 123 из расплава. Гетерогенный
механизм. Диффузии иттрия в расплаве.
Интерфейсные явления. Схемы захвата
частиц 211 растущим фронтом.
Ламелеобразный рост фазы 123. Кинетика
кристаллизации. Метод фазовых областей.
Напряженно-деформированное состояние
ВТСП при действии
магнитного поля.
разрушение. Три моды разрушения. Модели Гриффитса, Ирвина,
Баренблатта-
Дагдейла. Удельная энергия разрушения. Коэффициенты
интенсивности напряжений.
Вязкость разрушения. Скорость освобождения энергии
деформации. Транс- и
интеркристаллитное разрушение. J-интеграл. R-кривая.
T-кривая. Критерии
разрушения.
7. МОДЕЛИРОВАНИЕ ВТСП (лекции
- 5 часов)
Критерии пластичности и законы
течения. Ассоциированная и неассоциированная
пластичность Кривая
пластичности в плоскости "s-t" и ассоциированный критерий
пластичности. Углы дилатации и внутреннего трения.
Поверхность нагружения в
случае
неассоциированной пластичности. Превращение пор при длительном спекании
образца. Что показывают эксперименты? Феноменологическая
модель отрыва поры
от интеркритсаллитной границы. Критический размер
отрывающейся поры.
Формирование
микроструктуры ВТСП при нагревании. Моделирование
распространения фронта спекания. Моделирование формирования
микроструктуры в
окрестности распространяющегося фронта.. Усадка. Вторичная
рекристаллизация.
Температурные напряжения. Микрорастрескивание
интеркристаллитных границ при
остывании. Моделирование макротрещин. Число реализаций
статистического
процесса.
8. РАЗРУШЕНИЕ ВТСП И
МЕХАНИЗМЫ ИХ УПРОЧНЕНИЯ (лекции – 7 часов)
Микротрещины вокруг частиц 211 в
матрице 123. Критерий микрорастрескивания в
плоскости ab. Последующее разрушение при
внешних воздействиях. Зона
микрорастрескивания вблизи макротрещины. Совместные эффекты
спонтанного
растрескивания при остывании и зоны микрорастрескивыания.
Взаимодействие
полубесконечной трещины с коллинеарной микротрещиной.
Ветвление
развивающихся трещин. Образование и разрушение мостиков за
фронтом трещины.
Критические параметры длины трещины и приложенного
напряжения. Качественные
тенденции в изменении вязкости разрушения и приложенного
напряжения в
зависимости от длины трещины. Три типа связей-мостиков и их
влияние на вязкость
разрушения. Оптимальная стратегия получения ВТСП с
максимальным
сопротивлением разрушению. Процессы двойникования в ВТСП.
Эффекты хрупких
включений. Отклонение трещины от прямолинейности. Сковывание
трещины
частицами. Влияние периодического массива включений на
приращение
трещиностойкости. Малоцикловая усталость и эффекты
микроструктурного
несоответствия. Изменение энергии разрушения. Эффекты
пластических включений.
Влияниее углерода на разрушение ВТСП. Медленный и быстрый
равновесный рост
трещины. Устойчивый рост трещины.
9. МЕХАНИЧЕСКИЕ ПОВРЕЖДЕНИЯ В
ВТСП-КОМПОЗИТАХ (лекции - 3 часа)
Джозефсоновские переходы. Разрушение интерфейсов. Параметры
Дандерса. Тонкие
пленки на подложках. Краевые переходы. Поперечное разрушение
слоистых
композитов. ВТСП-системы типа S-N-S. Механизмы упрочнения
ВТСП-композитов.
Оценка общего сопротивления разрушения в силовом и
энергетическом подходах.
Карты материальных свойств и разрушения.
10. ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ
И СВЕРХПРОВОДЯЩИЕ СВОЙСТВА ВТСП
(лекции - 3 часа)
Модели интеркристаллитных дислокаций. Вихревые структуры и линии
тока в ВТСП
с дефектами. Гранулярность образца вводимая магнитным полем.
Нелинейный ток в
дефектных сверхпроводниках. Перколяция тока в проводах YBCO и в
лентах
BSCCO/Ag. Старение при механических
воздействиях. Моделирование эффективной
электропроводности с учетом микроструктурных элементов.
Корреляции между
микроструктурой, сопротивлением разрушению и токонесущей
способностью у
различных ВТСП-систем.
11. ЭКЗОТИЧЕСКИЕ
СВЕРХПРОВОДНИКИ (лекции - 2 часа)
Органические
сверхпроводники. Соединения типа А-15. Магнитные
сверхпроводники. Сверхпроводники на основе углерода.
Сверхпровдящие тяжелые
фермионы.
"Старые" оксидные сверхпроводники. Редкоземельные борокарбиды.
Новый сверхпроводник MgB2.
12. ПРАКТИЧЕСКОЕ
ПРИМЕНЕНИЕ СВЕРХПРОВОДИМОСТИ (лекции - 2 часа)
Техника. Микроэлектроника,
ЭВМ. Транспорт. Системы электромеханического
запуска. Левитирующие системы и сверхпроводящие подвесы.
Электродвигатели.
Высокоскоростные поезда. Электромобили. Быстроходные суда.
Медицина.
Приборостроение. Квантовые интерферометры, сверхпроводящие
вольтметры,
болометры. Сильноточная энергетика. Термоядерные реакторы.
Сверхпроводящие
линии передач. Устройства накопления, преобразования и
сохранения энергии.
Дополнительная литература:
1.
Б.
Буккель. Сверхпроводимость. М.: Мир, 1975.
2.
П.
де Жен. Сверхпроводимость металлов и сплавов. М.: Мир, 1968.
www.math.rsu.ru/niimpm/strl/p62/p62.htm. 2003.
Academic Press www.apnet.com/
African Journals Online (AJOL) www.ajol.info/index.php?tran=0
Allerton
Press, Inc. www.allertonpress.com
Amazon.Co.jp www.amazon.co.jp
The American Chemical Society http://pubs.acs.org/
The American Institute of Physics www.aip.org
The American Physical Society (APS) www.aps.org
The American Society of Mechanical Engineers (ASME) www.asme.org
Begell House Publishing www.begellhouse.com
Blackwell Publishing www.blackwellpublishing.com
California Digital Library www.cdlib.org
Cambridge Journals Online http://journals.cambridge.org/action/home
CERN Document Server http://cdsweb.cern.ch
Chapmanhall.com www.chapmanhall.com/
Chemical Abstracts www.cas.org
Chemical Physics Preprint Database www.chem.brown.edu/chem-ph.html
CHEMnetBASE
www.chemnetbase.com
ChemWeb
Chemistry Portal http://chemweb.com/
ChemWeb
Preprint Server www.sciencedirect.com/preprintarchive
China Scietific Books Services www.hceis.com
Compound Semiconductor.Net http://compoundsemiconductor.net
CrossFire Beilstein www.mdl.com/products/knowledge/crossfire_beilstein/
Crystallography Journals Online http://journals.iucr.org
CrystEngComm www.rsc.org/Publishing/Journals/Index.asp
Dekker Encyclopedias www.dekker.com
Directory of Open Access Journals www.doaj.org/
EDP Sciences www.edpsciences.org
Electronic Journals in the Physics Library http://202.127.203.201/~xqshi/ejournal.html
e-Print archive http://xxx.lanl.gov/
Elsevier www.elsevier.com
Engineered Materials Abstracts http://citeseer.ist.psu.edu/270832.html
Find Articles www.findarticles.com
Find in a Library with WorldCat www.worldcatlibraries.org
Freund Publishing House Ltd. www.freundpublishing.com
Genamics JournalSeek http://journalseek.net/
High Temperatures - High Pressures www.hthpweb.com
IEE Digital Library www.ieedl.org
IEEE-portal
www.ieee.org/portal/site
Ingentaconnect www.ingentaconnect.com/content/13802224
Institute of Physics www.iop.org
International Union of Crystallography www.iucr.ac.uk/iucr-top/welcome.html
Internet List of New Journals and Newsletters
Available on the Internet http://gort.ucsd.edu/newjour/
Japan Science and Technology Information
Aggregation, Electronics www.jstage.jst.go.jp/browse/
John Wiley & Sons www.wiley.co.uk/
Journals Titles and Abbreviations www.library.ubc.ca/scieng/coden.html
Kluwer Academic Publishers www.wkap.com
The Library of Congress www.loc.gov
MagPortal: Physics http://magportal.com/c/sci/phys/
Mathematical Reviews www.ams.org
Meta Press www.metapress.com
The Minerals, Metals & Materials Society
(TMS) www.tms.org
National Institute of Standards and Technology
(NIST) www.nist.gov
Nature portal: Chemistry www.nature.com/chemistry
Nature portal: Materials www.nature.com/materials
Nature portal: Physics www.nature.com/physics
Nauka/Interperiodika www.maik.rssi.ru/
Nuclear & Radiochemistry http://home.nas.net/~dbc/cic_hamilton/radio.html
Oldenbourg www.oldenbourg.de/
OCLC - Online Computer Library Center www.worldcatlibraries.org
Optical Society of America www.osa.org
OpticsInfoBase
www.opticsinfobase.org/
Oxford University Press www.oup.co.uk/
Particle Physics (Portal) www.eagle.co.uk/ppj/home.html
Physical Review Online Archive http://prola.aps.org
Physics Journals http://info.ifpan.edu.pl/journal.html
Physicsweb http://physicsweb.org
Rambler www.rambler.ru
The Royal Society www.pubs.royalsoc.ac.uk/
Royal Society of Chemistry www.rsc.org
Science Citation Index http://scientific.thomson.com/products/sci/
Science @ Direct www.sciencedirect.com
Scientific Information Database www.sid.ir
Scitation http://scitation.aip.org
SPIE
Digital Library www.spiedl.org/journals/doc/SPIEDL-home/
Springer-Verlag www.springerlink.com
Superconductivity Papers Database www.aist.go.jp/RIODB/sprcnd_etl/DB013_eng_top_n.html
Superconductors
www.superconductors.org
Taylor
& Francis www.tandf.co.uk
Thieme
Chemistry www.thieme-chemistry.com
University of Cambridge. Chemistry Journals www.ch.cam.ac.uk/c2k/cj/
University
of Cambridge. Materials Journals www.ch.cam.ac.uk/c2k/cj/material.html
University of Cambridge. Physical
Chemistry Journals www.ch.cam.ac.uk/c2k/cj/physical.html
VINITI Electronic Abstracts Journal www.intertec.co.at/itc2/partners/viniti/products/vinejrnl.htm
Webelments.com
www.webelments.com
The
Website of the American Chemistry Society www.chemistry.org
Wiley InterScience www3.interscience.wiley.com
Wiley-VCH www.wiley-vch.de/publish/dt/
World Patent Information www.sciencedirect.com/science/journal/01722190
World Scientific http://ejournals.worldscientific.com.sg/
Yahoo www.yahoo.com
Zentralblatt für Mathematik www.Zentralblatt-MATH.org
Работа
выполнена в рамках гранта Российского Фонда Фундаментальных Исследований
N04-01-96800