초전도 재료의 예

화학 / by admin / July 04, 2021

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초전도 물질은 특정 조건에서 저항이나 에너지 손실없이 전기 에너지를 전도 할 수있는 능력을 보여주는 물질입니다. 이 품질을 초전도성이라고합니다. Heike Kamerlingh Onnes에 의해 1911 년에 발견되었습니다..

결론은, 온도가 낮아질수록 금속 전도성 물질의 전기 저항이 점차 낮아집니다.; 그러나 구리 구리 및은 Ag와 같이 일반적으로 사용되는 도체에서 불순물과 같은 결함은 물질의 상한 값을 생성합니다.. 구리의 경우 절대 0에 가까워도 0이 아닌 저항이 표시됩니다.

초전도체의 저항은 재료가 임계 온도 이하로 냉각 될 때 급격히 0으로 떨어집니다. 초전도 선에 흐르는 전류는 전원 없이도 무기한 지속될 수 있습니다. 강자성 및 원자 분 광선처럼 초전도는 양자 역학의 현상입니다.

초전도체의 자기 특성

초전도체의 가장 뛰어난 특성은 저항이 없다는 것이지만, 무한한 전도도를 가진 물질이라고는 말할 수 없습니다. 사실, 타입 I 초전도 물질은 완벽하게 반자성입니다.. 반자성은 자기장을 제거 할 수있는 재료의 품질입니다. 자기장의 인력에 반응하는 것으로 구성된 Paramagnetism과는 반대로. 이것은 필드가 침투하는 것을 허용하지 않음을 의미하며, 이를 마이스너 효과라고합니다.

자기장은 두 가지 유형의 초전도체를 구별합니다: 유형 I, 외부 자기장이 침투하지 못하도록합니다. (이것은 높은 에너지 노력을 수반하며 임계 온도를 초과하면 초전도 상태가 갑작스럽게 파열됨을 의미합니다.) 및 불완전한 초전도체 인 유형 II의 것, 의미에서 필드는 Abrikosov vortices 또는 fluxons라는 작은 채널을 통해 효과적으로 침투합니다.. 이 두 가지 유형의 초전도체는 실제로 Lev Davidovich Landau와 Aleksey Alekséyecih Abrikosov가 예측 한 두 가지 다른 단계입니다.

II 형 초전도체에 약한 외부 자기장이 가해지면 완벽하게 반발합니다. 증가하면 시스템이 불안정 해지고 에너지를 감소시키기 위해 소용돌이를 도입하기 시작합니다. 이러한 소용돌이는 수적으로 증가하여 적절한 기술을 사용하여 관찰 할 수있는 소용돌이 네트워크에 위치합니다. 필드가 충분히 크면 결함 수가 너무 많아 재료가 더 이상 초전도체가 아닙니다. 이것은 재료의 초전도를 막는 중요한 필드이며 온도에 따라 다릅니다.

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초전도체의 전기적 특성

초반 자성 (superdiamagnetism)의 출현은 물질이 초 전류를 생성하는 능력 때문입니다. 초 전류는 에너지가 소산되지 않는 전자의 전류로, 열 발생으로 인한 에너지 손실의 줄 효과를 따르지 않고 영원히 유지 될 수 있습니다. 전류는 마이스너 효과를 유지하는 데 필요한 강력한 자기장을 생성합니다. 이러한 동일한 전류를 통해 에너지 소비없이 에너지를 전송할 수 있으며, 이는 이러한 유형의 재료에서 가장 뛰어난 효과를 나타냅니다.

초전도 전자의 수가 유한하기 때문에 물질이 전달할 수있는 전류의 양이 제한됩니다. 따라서 물질이 초전도를 멈추고 에너지를 방출하기 시작하는 임계 전류가 있습니다.

유형 II 초전도체에서 플럭 슨의 출현으로 인해 더 낮은 전류에서도 결정적으로, 와류와 격자 원자의 충돌로 인해 에너지 소실이 감지됩니다.

고온 초전도체

초전도를 달성하는 데 필요한 저온으로 인해 가장 일반적인 재료는 다음과 같습니다. 일반적으로 액체 헬륨으로 냉각됩니다 (액체 질소는 고속 초전도체를 다룰 때만 유용합니다. 온도). 필요한 조립은 복잡하고 비싸며 핵 자기 공명 (NMR)을위한 강력한 전자석 구성과 같은 몇 가지 응용 분야에서 사용됩니다.

80 년대에 그들은 액체 질소의 액체-증기 전이 이상의 온도에서 상전이를 나타내는 고온 초전도체. 이것은 그러한 재료의 연구 비용을 줄이고 재료의 존재에 대한 문을 열었습니다. 상온에서 초전도체, 이것은 현대 세계 산업의 혁명을 의미합니다.

고온 초전도체의 가장 큰 단점은 세라믹 구성으로 인해 소성 변형에 의한 케이블 제작에 적합하지 않습니다. 그러나 IBAD (Ion Beam Assisted Deposition)와 같은 테이프 생산을위한 새로운 기술이 개발되었습니다. 이 기술을 통해 1km 이상의 길이의 케이블이 만들어졌습니다.

초전도체 응용 사례

초전도체는 일반 도체와 매우 다르게 동작합니다. 저항이 0에 가까운 도체는 아니지만 저항은 정확히 0과 같습니다. 이것은 Drude 모델과 같은 일반적인 드라이버에 사용되는 기존 모델로는 설명 할 수 없습니다.

초전도 자석은 알려진 가장 강력한 전자석 중 일부입니다. 그들은 자기 부상 (자기 부상) 열차, 병원의 핵 자기 공명 (NMR) 기계 및 입자 가속기의 빔을 겨냥하는 데 사용됩니다. 또한 안료 산업에서와 같이 약한 자성 입자가 덜 자성 또는 비자 성 입자의 배경에서 추출되는 자기 분리에도 사용할 수 있습니다.