ИССЛЕДОВАНИЕ ФОРМИРОВАНИЯ И РЕЛАКСАЦИИ ЗАРЯДОВЫХ ВОЗБУЖДЕНИЙ ДЛЯ РЕШЕНИЯ ПРИКЛАДНЫХ ЗАДАЧ ПО ОЦЕНКЕ ПРОВОДИМОСТИ МЕТАЛЛОВ И МАТЕРИАЛОВ С ПЕРОВСКИТНОЙ СТРУКТУРОЙ

Получен ряд наноструктурированных керамик (НК) на основе YBCO с различной плотностью от 6,1 г/см³ до 2,4 г/см³, оптимально насыщенных кислородом. Эти образцы получали из порошков без внесения выгораемых добавок. Пористость достигалась соответствующей термической обработкой исходных порошков. Абсолютные значения электросопротивления (ЭС) и интервал температур перехода в сверхпроводящее (СП) состояние для этих керамик, как правило, выше на порядки и на 4К соответственно по сравнению с теми же значениями для микрокристаллических керамик (МК). Зависимость ЭС от плотности аппроксимируется экспонентой, что позволяет установить значение ЭС, экстраполированное на нулевую пористость. Особенность этих материалов в том, что микроразмерные зерна, образуемые из агломератов наночастиц в результате их спекания, обладают высокой дефектностью упаковки на атомарном уровне. Они близки по структуре к сильно неупорядоченным сверхпроводящим системам. Эффективные значения ЭС НК значительно выше, чем у МК, что обусловлено высокой внутризеренной дефектностью на атомном уровне. Приведены результаты анализа связи структуры и свойств двух НК с плотностью 3,0 г/см³ и 5,7 г/см³, изготовленных из нанопорошков, полученных из одного и того исходного прекурсора, термообработкой при 350°С в течение 1 ч и 910°С в течение 20 ч соответственно. Режим спекания этих порошков был один и тот же: 920°С в течение 1 ч. Для этих образцов приведены данные по морфологии и структуре, температурным зависимостям ЭС теплового расширения (ТР), теплоемкости и магнитным характеристикам. Полученные НК представляют совокупность нанокристаллических блоков с квазиупорядоченной упаковкой, т.е. 3D когерентные наноструктуры. Для таких структур свойственно несовпадение значений температур (Тс ) начала перехода в сверхпроводящее состояние по данным температурных зависимостей ЭС и магнитной восприимчивости на одних тех же образцах. СП по данным ЭС для этих керамик наблюдается при более высокой (96 K) температуре, чем по данным магнитных измерений (91 K). Это различие связано с наличием в НК (ниже 96 K) низкоразмерных СП каналов вдоль областей нанокристаллитов с сильной кривизной поверхности без их «закороток». Диамагнитный переход при температуре 91К возникает в СП кристаллитах с размерами 1÷2 мкм, соизмеримыми по порядку величины с глубиной проникновения магнитного поля. Температуры, при которых появляются СП связи между гранулами в образцах и возникают СП токи, практически совпадают с температурами, где их ЭС равно нулю. Для НК нерегулярности на температурных зависимостях электронных составляющих теплоемкости и коэффициента теплового расширения и начало процесса вытеснения магнитного поля из образца согласуются с положениями пиков на зависимости производной ЭС по температуре, вблизи Тс. Данные по ТР в исследованных образцах вблизи Тс указывают на стремление объема к постоянной величине при более высоких температурах, чем для МК. Анализ зависимости значений относительных изменений объема и ЭС в интервале 80К - 300К для НК свидетельствует о непосредственной связи этих изменений. Формирование значений Тс связано непосредственно с особенностями изменения параметров решетки YBCO не только от содержания кислорода, но и от температуры. Выполнены исследования (in situ) ЭС и ТР интерметаллида Ti67Al33 со структурой Ti3Al. Этот материал отличается низкой концентрацией обобществленных элементарных зарядовых возбуждений (ЗВ). Эффект диффузионных фазовых переходов типа «порядок - беспорядок», усиленный наличием как высокой концентрации вакансий в Ti67Al33, так и межзеренных границ приводит к богатой палитре особенностей на температурных зависимостях равновесных и кинетических характеристик, в частности КТР и ЭС. Этими особенностями - абсолютными значениями и температурными зависимостями ЭС можно управлять закалками и отжигами этого сплава. В результате анализа корреляции температурных зависимостей ЭС и ТР установлено наличие тенденции прямой корреляции коэффициентов ЭС и объемного ТР, независимо от смены типа проводимости. Анализ корреляции ЭС, отражающего формирование и релаксацию ЗВ, и КТР, характеризующего деформационный потенциал, проводился в интервалах температур с различной степенью превалирования металлического и полупроводникового характеров проводимости. Показано, что как и для классических металлов, эта корреляция прямая, с той лишь разницей, что здесь экстраполированное к нулю значение ЭС соответствует динамическому беспорядку, а не статическому, как в классических металлах. Это указывает на определяющую роль изменения межатомных расстояний, обязанного ангармонизму колебаний атомов решетки как при формировании потенциала рассеяния элементарных ЗВ, так и формировании самих ЗВ в результате ослабления дисперсионных сил и изменений поляризации ионов. Оценки времен релаксации ЗВ и их связь с изменениями межатомных расстояний указывают на наличие признаков подобия механизмов проводимости в металлических и неметаллических проводниках.