7025753036

KONSPEKT WYKŁADU dr hab. inż. Jacek Sosnowski, e-mail: [e-mail] Instytut Elektrotechniki

NAZWA PRZEDMIOTU: Nowe materiały elektrotechniczne

(ok. 30 godz.)

Cel i zakres zajęć:

Wiele wskazuje na to, że wiek XXI będzie okresem rozwoju nowych technologii i nowych materiałów. Zmusza nas do tego coraz bardziej sytuacja powolnego wyczerpywania obecnych podstawowych surowców i źródeł energii jak ropa, gaz, węgiel i związana z tym konieczność większego zaangażowania w niekonwencjonalne rozwiązania często nano lub mikrotechnologie, prowadzące do miniaturyzacji urządzeń i ich enero-oszczędności. Nowe generacje urządzeń zarówno elektrycznych jak i elektronicznych realizować można za pomocą nowych materiałów inteligentnych - funkcjonalnych. W trakcie wykładu słuchaczom przedstawione zostaną nowe materiały stosowane już obecnie lub w nieodległej przyszłości w elektryce:    przedewszystkim wysokotemperaturowe materiały

nadprzewodnikowe typu YBaCuO, BiSCCO, MgB ₂ oraz fullereny.

Te ostatnie materiały są również interesujące dla elektroniki w postaci nanorurek, jako materiały półprzewodnikowe. Omówione będą na wykładzie także nowe materiały półprzewodnikowe, gdyż dotychczasowa elektronika i energoelektronika oparta najesz na krzemie, materiale znanym już od XIX wieku. Od tego czasu nastąpił znaczny postęp w tym zakresie - począwszy od materiałów z wąską przerwą energetyczną HgSe, Gs, a skończywszy na półprzewodnikach półmagnetycznych, stanowiących obecnie rewolucję w dziedzinie elektroniki i otwierających nową dziedzinę wiedzy i techniki - spinotronikę.

Gwałtowny postęp nastąpił również w dziedzinie materiałów magnetycznych poprzez wykorzystanie ziem rzadkich, co prowadzi w efekcie do uzyskania olbrzymich wartości zamrożonego strumienia w magnesach neodymowych NdBFe i innych.

Dla kompletności omówione zostaną także materiały dielektryczne, gdyż materiały te są przede wszystkim ważne w elektryce oraz zauważmy na przykład, że wysokotemperaturowe materiały nadprzewodnikowe traktować można właśnie jako domieszkowaną fazę izolatora Motta.

W ramach wykładu przedstawione zostaną zarówno właściwości wymienionych materiałów, jak też podstawowe pojęcia i modele teoretyczne ich opisu oraz metody otrzymywania i przede wszystkim perspektywiczne możliwości zastosowań.

Program zajęć:

1-6. Materiały nadprzewodnikowe, Kriogenika w Polsce, rys historyczny, otrzymywanie niskich temperatur, skraplanie gazów. Podstawowe właściwości materiałów nadprzewodnikowych i cieczy nadpłynnych, Elektrodynamika nadprzewodników. Równania Ginzburga-Landaua i ich rozwiązania. Energia powierzchniowa nadprzewodników. Podział na dwa rodzaje nadprzewodników: I-ego i Ii-go rodzaju. Kwantowane nici wirowe i ich dynamika. Teoria BCS, problem Coopera jednej pary, funkcja falowa stanu podstawowego. Wysokotemperaturowe nadprzewodniki ceramiczne i fullereny. Modele nadprzewodnictwa wysokotemperaturowego: model Hubbarda, model bipolaronowy, model t-J. Elektro-technologia materiałów