Кристалл-чемпион

Еще в середине XIX века лорд Кельвин обнаружил, что медная проволока, используемая в производстве кабелей, значительно отличается от других материалов по проводимости. Он настаивал на том, чтобы трансатлантические кабели изготавливались из высокопроводящей меди — химически чистого металла, способного передавать ток с гораздо меньшими потерями, чем в обычной, более или менее нечистой, меди.

Чистая медь до сих пор используется почти исключительно для передачи электроэнергии. Единственный известный материал с более высокой проводимостью, чем чистая медь,— серебро. Но его слишком дорого использовать в проводах линий электропередачи.

Возникает вопрос: а является ли проводимость меди абсолютно неизменной величиной или ее можно увеличить с помощью специальной обработки? Даже небольшое увеличение проводимости металла имело бы огромную ценность для передачи и использования электроэнергии.

Доктор У. П. Дейви из исследовательской лаборатории компании General Electric на основе расчетов, полученных в результате исследования с помощью рентгеновских лучей, обнаружил, что медь, состоящая из одного кристалла, должна иметь проводимость на 14% выше, чем у обычной меди, выше, чем у серебра.

Чтобы проверить свои расчеты, доктор Дейви приступил к разработке аппарата для получения крупных монокристаллов меди. Монокристаллы получают путем очень постепенного нагревания и охлаждения чистой меди в электрической печи. При быстром охлаждении расплавленного металла образуются очень мелкие кристаллы; если расплав охлаждается медленно, кристаллы становятся крупнее.

Доктор Дейви охлаждал расплав настолько медленно, что образовался только один кристалл и он включал в себя весь металл. Таким методом он смог получить монокристаллы диаметром три четверти дюйма (1,9 см). В последующем технология была доработана. Самый крупный кристалл, который удалось получить, имеет следующие характеристики. Длина — 17 дюймов (43,18 см), диаметр — 2 дюйма (5,72 см), вес — чуть более 12 фунтов (5,44 кг).

К сожалению, в ближайшее время не имеется перспектив коммерческого использования недавно обнаруженной высокой проводимости, поскольку монокристаллы меди очень хрупкие и их трудно изготавливать.

О монокристалле меди писал в 1926 году журнал Scientific American.