В АО «ВНИИНМ» оценили влияние размерных эффектов на электрофизические свойства наноструктурных CU-NB проводов

Специалисты лаборатории технологии сверхпроводников на основе интерметаллических и оксидных соединений АО «ВНИИНМ» (входит в состав Топливной компании Росатома «ТВЭЛ») провели  исследования, направленные на создание комплекса прочностных и электропроводящих свойств в  медь-ниобиевых (Cu-Nb) наноструктурных проводах, которые находят все более широкое применение в кабельной, авиационной и других отраслях промышленности.

Cu-Nb наноструктурные провода получают в НПП “НАНОЭЛЕКТРО” (входит в состав Топливной компании Росатома «ТВЭЛ») по технологии, используемой при изготовлении сверхпроводников.  В наноструктурных Cu-Nb проводах востребованными являются не его возможные сверхпроводящие свойства, а уникальное сочетание высокой прочности, сопоставимой с прочностью стали и  электропроводности, составляющей до 80 % от электропроводности чистой меди.  Высокая стойкость к циклическим нагрузкам и способность длительное время выдерживать работу при  повышенных температурах  позволяет использовать данный материал для изготовления механически нагруженных узлов электротехнических устройств.

Начиная с 90-х годов, Cu-Nb провода использовали при изготовлении обмоток высокопольных импульсных магнитов, которые работают при охлаждении жидким азотом (?196 ^oC).  Именно на российских проводах в 2012 году в Национальной Лаборатории Высоких Магнитных Полей, (Лос-Аламос, Нью-Мексико, США) был создан импульсный магнит с  пиковой индукции магнитного поля  100 Тл.»,  -  отметил директор отделения  сверхпроводящих и функциональных материалов АО «ВНИИНМ» Ильдар Абдюханов.

В настоящее время спектр  применения Cu-Nb проводов непрерывно расширяется. Например,  использование высокопрочных наноструктурных проводов в линиях электропередач (ЛЭП) повышает их срок службы в неблагоприятных погодных условиях за счет уменьшения массы и парусности проводов, тем самым снижая эксплуатационные затраты. Использование  контактных проводов на основе двухкомпонентного сплава Cu-Nb в железнодорожном транспорте повышает надежность  эксплуатации контактных систем.

Уникальные свойства Cu-Nb проводов обусловлены переходом структуры в наномасштабное состояние при достаточно больших степенях деформации.  При достижении такой структуры ниобиевые волокна изгибаются в поперечном направлении и вытягиваются в продольном, принимая форму лент, толщина которых составляет нескольких нанометров, распределенных в медной матрице.

Выполненные работы открывают перспективу создания наноструктурных материалов с заданными свойствами, что расширяет возможности применения сверхпроводниковых технологий при создании новых видов продукции  общепромышленного назначения.