19 1 1 년, 네덜란드 과학자 Kamelin-Agnes ((블랙? 카멜링-온스) 액체 헬륨으로 수은을 냉각시킵니다. 온도가 4.2K 로 떨어지면 수은의 저항이 완전히 사라진다. 이런 현상을 초전도라고 하는데, 이 온도를 임계 온도라고 한다. 임계 온도에 따라 초전도 재료는 고온 초전도 재료와 저온 초전도 재료 [1] 로 나눌 수 있습니다. 하지만 여기서 말하는' 고온' 은 실제로 섭씨 0 도보다 훨씬 낮은 빙점으로 일반인에게는 매우 낮다. 1933 년 마이스너와 오크슨필드 두 과학자는 초전도체가 자기장에서 냉각되면 재료 저항이 사라지면 자기감지선이 초전도체에서 방전되어 통과할 수 없다는 것을 발견했다. 이런 현상을 반자성이라고 한다. 과학자들의 노력으로 초전도 재료의 자기전기 장벽이 이미 넘어섰고, 그 다음 어려움은 온도 장벽을 돌파하는 것, 즉 고온 초전도 재료를 찾는 것이다.

1973 년 초전도합금-NB-GE 합금이 발견돼 임계 초전도온도는 23.2K 로 거의 13 년을 유지했다.

1986 년 미국 IBM 은 스위스 취리히에 위치한 연구센터에서 산화물 (La, Ba, Cu 산화물) 이 35K 의 고온초전도성을 가지고 있다고 보도했다. 그 후로 과학자들은 거의 며칠마다 새로운 연구 성과를 거두었다.

1986 년 벨 연구소에서 연구한 초전도재 임계 초전도 온도는 40K 로 수소를 가로지르는' 온도 장벽' (40K) 을 통과했다.

1987 기간 동안 미국계 중국인 과학자 주경무와 중국 과학자 조충현이 연이어 이트륨 구리 산소 재료에서 임계 초전도 온도를 90K 이상으로 올렸고, 액체 질소의' 온도 장벽' (77K) 도 깨졌다. 1987 년 말, 브롬칼슘 구리산소 물질이 임계 초전도 온도를 125K 로 올리고 1986- 1987 에서 1 년여 만에

독일, 프랑스, 러시아에서 온 과학자들은 중성자 산란 기술을 이용하여 단층산화동층 TL2BA2CUO6+δ에서 소위 자기 * * * 진동 패턴을 관찰하여 고온초전도체에서 이 패턴의 보편성을 더욱 입증했다. 이 발견은 구리 산화물 초전도체의 메커니즘 연구에 도움이 된다. -응?

고온 초전도체는 높은 초전도 전이 온도 (일반적으로 질소 액화보다 높은 온도) 를 가지고 있어 초전도체가 공업에서 광범위하게 응용하는 데 도움이 된다. 고온 초전도체는 지금까지 16 년이 지났지만 기존 초전도체와는 다른 많은 특성과 미시적 메커니즘에 대한 연구는 여전히 상당한' 초급' 단계에 있다. 이것은 고온 초전도체의 특성을 완전히 설명하고 설명할 수 있는 단일 이론이 없을 뿐만 아니라, 서로 다른 체계에 보편적으로 존재하는 통일된' 본징' 실험 현상도 반영한 것이다. 이번' 과학지' 보도의 결과는 중성자 산란 분야의 장기 수수께끼가 해결될 수 있다는 것을 의미한다. -응?

일찍이 199 1 년, 프랑스 물리학자들은 중성자 산란 기술을 이용하여 쌍산화동층 YBA2Cu3O6+δ 초전도체 단결정에서 미약한 자기 신호를 발견했다. 이후 실험에 따르면 이 신호는 초전도체가 초전도 상태에 있을 때만 크게 향상되며 자기 * * * 진동 모드라고 합니다. 이 발견은 전자의 스핀이 협력적인 방식으로 집단질서 운동을 일으킨다는 것을 보여준다. 이는 기존 초전도체에는 없는 것이다. 이러한 집단 운동은 전자의 페어링에 관여할 수 있으며, 기존의 초전도체에서 전자 페어링을 일으키는 격자 진동과 비슷한 초전도 메커니즘에 대한 책임을 질 수 있습니다. 그러나 다른 초전도체 La2-xsrxCuO4+δ (단일 산화동층) 에서는 같은 현상을 관찰할 수 없습니다. 이로 인해 물리학자들은 이런 자기 진동 패턴이 산화동 초전도체의 보편적인 현상이 아니라고 의심하게 되었다. 1999 년 Bi2SR2CaCu2O8+δ 단결정에서도 이런 자기 * * 진동 신호가 관찰되었다. 그러나 BI2SR2 CACU2O8+δ와 Y B2CU3O6+δ도 마찬가지로 산화동층 구조를 가지고 있기 때문에 자기 * * 진동 패턴이 산화동층의 특수한 특징인지 아니면' 보편성' 현상에 대한 곤혹스러움은 완전히 해결되지 않았다. -응?

이상적인 후보는 전형적인 고온 초전도결정체여야 하며, 구조는 가능한 단순하며, 단 하나의 산화동층만 있어야 한다. 어려움은 중성자와 물질의 상호 작용이 매우 미약하기 때문에 충분히 큰 결정체를 사용해야만 중성자 산란 실험을 할 수 있다는 것이다. 중성자 산란 기술이 성숙함에 따라 결정체 크기에 대한 요구가 0. 1 cm 3 수준으로 낮아졌다. 결정체 성장 기술이 발달하면서 TL2Ba2CuO6+δ 단결정의 크기가 이미 밀리미터 양급에 진입해 이상적인 후보소재다. 과학자들은 300mm 의 Tl2ba2Cuo6+δ 단결정을 결정체 취향에 따라 같은 기준에 맞춰' 인조' 단결정을 형성하여 중성자 산란의 요구 사항을 미리 충족시켰다. 최근 두 달간의 수집과 산란 스펙트럼에 대한 반복적인 검증을 거쳐, 결국 확실한 실험 수치에 따르면 이상적인 고온 초전도 단결정에도 자기 * * * 진동 패턴이 존재한다는 것을 알 수 있다. 이 결과는 자기 진동 패턴이 고온 초전도의 보편적인 현상이라는 것을 보여준다. La2-xsrxCuO4+δ 시스템에는 자기 없음 * * 모듈은 "보편적" 현상의 예외 일 뿐이며 구조의 특수성과 관련이있을 수 있습니다. -응?

자기 진동 패턴과 전자와의 상호 작용에 대한 이론과 실험 연구는 줄곧 고온 초전도 분야의 핫스팟 중 하나였다. 위의 결과는 많은 물리학자들의 관심과 흥미를 끌 것이다. -응?

1980 년대는 초전도 탐구와 연구의 황금시대였다. 198 1 년 유기 초전도체를 합성했습니다. 1986 년 뮐러와 버노즈는 바륨, 란탄, 구리 및 산소로 구성된 세라믹 금속 산화물 LaBaCuO4 를 발견했으며 임계 온도는 약 35K 입니다. 세라믹 금속 산화물은 보통 절연 물질이기 때문에, 이 발견은 의미가 크며, 뮐러와 버노즈는 노벨 물리학상을 수상했다. -응?

1987 초전도 재료 탐구에 새로운 돌파구가 있다. 미국 휴스턴대 물리학자 주경무와 중국과학원 물리학연구소 조충현이 연이어 임계 온도가 약 90K 인 YBCO (YBCO) 를 개발했다. -응?

1988 년 초 일본은 임계 온도가 1 10K 인 Bi-Sr-Ca-Cu-O 초전도체를 개발했다. 이로써 인류는 마침내 액체 질소 온구 초전도체의 꿈을 실현하여 과학사의 중대한 돌파구를 실현하였다. 이 초전도체는 임계 온도가 액체 질소 온도 (77K) 보다 높기 때문에 고온 초전도체라고 합니다. -응?

고온 초전도 소재를 발견한 이래 한 줄기 초전도 열풍이 전 세계를 휩쓸었다. 과학자들은 또한 탈륨 화합물 초전도 재료의 임계 온도가 125K 에 이를 수 있고 수은 화합물 초전도 재료의 임계 온도는 135K 에 이를 수 있다는 사실을 발견했다. 수은을 고압 하에 두면 임계 온도는 놀라운1에 이를 수 있다.

1997 년 연구진은 금인듐 합금이 절대 영도에 가까울 때 초전도체이자 자석이라는 것을 발견했다. 1999 과학자들은 Ru-Cu 화합물이 45K 에서 초전도성을 가지고 있음을 발견했다. 독특한 결정체 구조로 인해 이 화합물은 컴퓨터 데이터 저장에 대한 응용 잠재력이 매우 클 것이다.

2007 년 6 월 5438+2 월 이후 중국과학원물리학연구소 진근복 박사는 산화탄, 산화철, 비소가 섞여 있지 않은 단결정의 제조에 주력했다. 지난 2 월 18 일 도쿄공업대학의 하이데오 호시노 교수와 그의 협력자들은' 미국화학학회지' 에 불소화 La-O-Fe-As 화합물이-247.6438+ 장기 연구에서 국경을 초월한 관심 습관을 유지한 진근복과 왕남림 연구원은 즉각 이 뉴스의 가치를 포착했다. 왕난림의 팀은 빠르게 도핑 샘플을 만드는 것으로 전향했고, 그들은 일주일 안에 초전도를 실현하고 기본적인 물리적 성질을 측정했다. -응?

이와 거의 동시에 물리학소 후하이 연구팀은 산화란탄 철비소 소재의 3 가 텅스텐을 2 가 금속 스트론튬으로 대체함으로써 임계 온도가 -248. 15 ℃인 초전도성을 발견했다. -응?

3 월 25 일과 26 일 중국 과학기술대 진선휘 과제팀과 물리학연구소 왕남림 과제팀이 각각 임계 온도가 -233. 15 도를 넘는 초전도체를 독립적으로 발견해 맥밀란의 한계를 깨고 비전통적인 초전도체로 판명됐다. -응?

지난 3 월 29 일 중과원 원사, 물리학소 연구원 조충현이 이끄는 과제팀이 통과돼 불소-산소-철 비소 화합물을 섞은 초전도 임계 온도가 섭씨-221..15 도까지 치솟았다. 4 월 초, 이 그룹은 무산소 산소, 산소, 철비소 화합물의 초전도임계 온도가 압력 하에서 -2 18. 15 도까지 더 높아질 수 있다는 것을 발견했다. -응?

과학자들은 (초전도체) 의 저항이 0 이라는 것을 증명하기 위해 납고리를 Tc=7.2K 이하의 공간에 넣고 전자기 감지를 이용하여 고리에서 감지 전류를 감지한다. 그 결과 링 내 전류는 3 월 1954 부터 9 월 5 일 1956 까지 2 년 반 동안 지속될 수 있는 것으로 나타났다. 이것은 고리에 전기 손실이 없음을 보여준다. 온도가 Tc 이상으로 올라가면 고리가 초전도 상태에서 정상 상태로 바뀌고 재질 저항이 갑자기 증가하여 감지 전류가 즉시 사라집니다.

[이 단락 편집] 초전도 기술 정보

19 1 1 년, 네덜란드 라이튼 대학의 Cameron-Anis 는 수은이-268.98 C 로 냉각되면 수은의 저항이 갑자기 사라지는 것을 발견했다. 나중에 그는 많은 금속과 합금이 위에서 언급한 수은과 비슷한 저온에서 저항을 잃는 특성을 가지고 있다는 것을 발견했다. 그 특수한 전도성으로 인해 카메론-아니스는 그것을 초전도 상태라고 부른다. 카메론은 이 발견으로 19 13 의 노벨상을 수상했다. -응?

이 발견은 전 세계적으로 충격을 받았다. 그 후 사람들은 초전도 상태의 도체를' 초전도체' 라고 부르기 시작했다. 초전도체의 DC 저항률이 어느 저온에서 갑자기 사라지는데, 이런 현상을 제로 저항 효과라고 한다. 도체의 저항이 없으면 전류가 초전도체를 통과할 때 열 손실이 발생하지 않으며, 전류는 저항이 없는 도체에서 과도한 전류를 흘려 초강력 자기장을 생성할 수 있다. -응?

1933 년 네덜란드의 마이스너와 올슨필드는 초전도체의 또 다른 매우 중요한 성질을 발견했다. 금속이 초전도 상태에 있을 때, 이 초전도체의 자기 감지 강도는 0 이지만 체내의 원래 자기장은 돌출된다. 단결정석구에 대한 실험에 따르면 석구가 초전도 상태로 전환될 때 석구 주위의 자기장이 갑자기 변하면서 자력선이 갑자기 초전도체에서 제외된 것 같다. 사람들은 이 현상을' 마이스너 효과' 라고 부른다.

그 후, 얕은 말구 철판에 작지만 자성이 강한 영자석을 넣은 다음 온도를 낮춰 말구철을 초전도시키는 실험도 했다. 이때 우리는 작은 자석이 실제로 말구철의 표면을 떠나 천천히 떠다니는 것을 볼 수 있다. -응?

마이스너 효과는 매우 중요하며, 한 물질이 초월성을 가지고 있는지 판단하는 데 사용될 수 있다.

초전도 재료를 실용화하기 위해 사람들은 고온 초전도의 과정을 탐구하기 시작했다. 19 1 1 부터 1986 까지 초전도 온도는 4.2K 수은 기둥에서 23.22K 로 상승합니다 (절대 제로 코드는? K? =? -273 C. Ba-La-Cu 산화물의 초전도 온도는 65438+86 년 10 월에 30 도로 발견되었고, 65438+87 년 10 월 2 월 30 일은 40.2K 로 설정되어 43K 로 상승했다. -응?

초전도 재료 및 초전도 기술은 광범위한 응용 가능성을 가지고 있습니다. 초전도의 마이스너 효과는 사람들이 이 원리를 이용하여 초전도 기차와 초전도 기선을 만들 수 있게 한다. 이 차량들은 무마찰 상태에서 운행되기 때문에 속도와 조용한 성능이 크게 향상될 것이다. 초전도 열차는 1970 년대에 이미 유인 실현가능성 실험을 성공적으로 진행했다. 일본은 1987 부터 시운전을 시작했지만 자주 고장이 나서 고속주행으로 인한 흔들림일 수 있습니다. 초전도선은 1992 년 6 월 27 일 진수시항하여 아직 실용단계에 들어가지 않았다. 초전도재료로 차량을 만드는 데는 아직 기술적인 장애가 있지만, 필연적으로 차량 혁명의 물결을 일으킬 것이다. -응?

초전도 재료의 제로 저항 특성은 송전 및 대형 자석 제조에 사용될 수 있습니다. 초고압 송전은 큰 손실을 입을 수 있다. 초전도체를 사용하면 손실을 최소화할 수 있지만 임계 온도가 높은 초전도체는 아직 실용단계에 들어가지 않아 초전도 송전의 채택을 제한하고 있다. 기술의 발전과 신형 초전도 재료의 출현으로 초전도 송전의 희망은 가까운 장래에 실현될 것이다. -응?

기존의 고온 초전도체는 여전히 액체 질소로 냉각해야 하는 상태에 있지만, 여전히 20 세기의 가장 위대한 발견 중 하나로 여겨진다.

[이 단락 편집] 초전도 기술 및 그 응용

빌 리 (배우)

19 1 1 년, 네덜란드 과학자 아그네스는 액체 헬륨으로 수성을 냉각시켰다. 온도가 4.2K 로 떨어졌을 때 수은의 저항이 완전히 사라진 것을 발견했다. 이런 현상을 초전도라고 한다. 1933 년 마이스너와 오크슨필드 두 과학자는 초전도체가 자기장에서 냉각되면 재료 저항이 사라지면 자기감지선이 초전도체에서 방전되어 초전도체를 통과할 수 없다는 것을 발견했다. 이런 현상을 반자성이라고 한다.

초전도성과 내자성은 초전도체의 두 가지 중요한 특성이다. 초전도체 저항이 0 인 온도를 초전도 임계 온도라고 합니다. 과학자들의 수십 년간의 노력 끝에 초전도 재료의 자기전기 장벽이 이미 넘어갔고, 그 다음 어려움은 온도 장벽을 돌파하는 것, 즉 고온 초전도 재료를 찾는 것이다.

이상한 초전도 세라믹

1973 년 초전도합금-NB-GE 합금이 발견됐고 임계 초전도온도는 23.2K 로 13 년을 유지했다. 1986 년 스위스 취리히 IBM 연구센터는 산화물 (La-Ba-Cu-O) 이 35K 의 고온초전도성을 가지고 산화물 도자기가 절연체라는 전통적인 관념을 깨고 세계과학계에 센세이션을 일으켰다고 보도했다. 이후 과학자들은 분초를 다투며 공관했고, 거의 며칠마다 새로운 연구 성과가 나타났다.

1986 년 말, Bell Laboratory Communications 가 연구한 산화물 초전도재 임계 초전도 온도는 40K 에 달하며 수수소의' 온도 장벽' (40K) 을 넘어섰다. 1987 년 2 월 미국계 중국인 과학자 주경무와 중국 과학자 조충현이 연이어 이트륨 구리 산소 재료에서 임계 초전도 온도를 90K 이상으로 올려 액체 질소의 금지 구역 (77K) 을 기적적으로 깨뜨렸다. 1987 년 말, 탈륨 칼슘 구리 산소 물질이 임계 초전도 온도를 125K 로 올리고 1986- 1987 의 짧은 1 년여 동안

고온 초전도 재료의 끊임없는 출현으로 초전도 재료가 실험실에서 응용으로 나아가기 위한 길을 닦았다.

[이 섹션 편집] 우수한 초전도 자석

초전도 재료의 가장 매력적인 응용은 발전, 송전, 에너지 저장이다.

초전도 소재는 초전도 상태에서 저항이 0 이고 완전 자기성이 강하기 때문에 전력 소모량이 매우 적기 때문에 654.38+ 백만 가우스 이상의 안정된 자기장을 얻을 수 있다. 기존의 도체를 자석으로 사용하면 이렇게 큰 자기장을 생산하기 위해서는 3.5 MW 의 전기와 대량의 냉각수를 소비하고 막대한 투자를 해야 한다.

초전도 자석은 AC 초전도 발전기, MHD 발전기 및 초전도 송전선로를 만드는 데 사용할 수 있습니다.

초전도 발전기? 전력 분야에서는 초전도 코일 자석을 이용하여 발전기의 자기장 강도를 50000 ~ 60000 가우스로 높일 수 있어 에너지 손실이 거의 없다. 이런 발전기는 AC 초전도 발전기이다. 초전도 발전기의 독립 실행형 용량은 기존 발전기에 비해 5 ~ 10 배, 100MW 에 이르고 부피는 1/2 가 줄어들고 전체 무게는/KLOC-가 줄어든다

자기 유체 발전기? 자성 유체 발전기도 초전도 강자성체의 도움을 빼놓을 수 없다. 자성 유체 발전은 고온 전도성 가스 (플라즈마) 를 도체로 하여 자기장 강도가 50000-60000 가우스인 강한 자기장을 통해 고속으로 발전한다. MHD 생성기의 구조는 매우 간단하여 MHD 발전을 위한 고온 전도성 가스는 재사용할 수 있습니다.

초전도 송전선로? 초전도 재료는 초전도 전선과 변압기를 만드는 데도 사용할 수 있어 거의 무손실 사용자에게 전기를 공급할 수 있다. 통계에 따르면 현재 약 15% 의 전력 손실이 송전선로에서 발생하고 있다. 중국만 해도 연간 전력 손실은 65,438+000 억 킬로와트시를 넘는다. 초전도 송전으로 바꾸면 절약된 에너지는 수십 개의 대형 발전소를 건설하는 것과 같다.

초전도의 광범위한 응용

고온 초전도 재료의 응용은 매우 광범위하여 크게 세 가지 범주로 나눌 수 있다: 고전류 응용 (고전류 응용), 전자 응용 (소전류 응용) 및 반자성 응용 프로그램. 고전류 응용은 앞서 언급한 초전도 발전, 전송 및 에너지 저장이다. 전자 응용에는 초전도 컴퓨터, 초전도 안테나, 초전도 마이크로웨이브 장치 등이 포함됩니다. 반자성은 주로 자기부상열차와 열핵융합 원자로에 쓰인다.

초전도 자기부상열차? 초전도 재료의 내자성을 이용하여 초전도 재료를 영구 자석 위에 놓다. 자석의 자력선은 초전도체를 통과할 수 없기 때문에 자석과 초전도체 사이에 반발력이 생겨 초전도체가 자석 위에 떠 있게 된다. 이런 자기부양 효과는 고속 초전도 자기부상열차를 만드는 데 쓸 수 있다.

초전도 컴퓨터? 고속 컴퓨터는 집적 회로 칩에 구성 요소와 케이블이 밀집되어 있어야 하지만 밀집된 회로는 작업 시 많은 열을 발생시킬 수 있으며, 발열은 VLSI 가 직면한 문제입니다. 초전도 컴퓨터의 VLSI 에서 구성 요소 간의 상호 연결은 거의 0 저항, 초미열 초전도 장치를 사용하므로 열 문제가 없고 컴퓨터의 연산 속도가 크게 향상됩니다. 또한 과학자들은 반도체와 초전도체로 트랜지스터를 만들고 심지어 초전도체로 트랜지스터를 만드는 것을 연구하고 있다.

핵융합 원자로' 자기 껍데기'? 핵융합 반응 과정에서 내부 온도는 섭씨 1 0 ~ 2 억 도까지 높아서 어떤 일반 물질도 이 물질을 포함할 수 없다. 초전도체에 의해 생성 된 강한 자기장은 "자기 외피" 로서 열 원자로의 초고온 플라즈마를 둘러싸고 구속 한 다음 천천히 방출되어 제어 된 핵융합 에너지를 2 1 세기의 유망한 새로운 에너지로 만들 수 있습니다.

과학자들은 최근 새로운 재료 형태를 만들어 인류가 차세대 초전도체를 만드는 데 도움이 될 것으로 예상하고 있으며, 발전 및 기차 생산성 향상 등 다양한 용도로 사용할 수 있다. -응?

이 새로운 물질 형태는 페르미 응집체라고 불리며 알려진 여섯 번째 물질 형태이다. 물질의 처음 다섯 가지 형태는 가스, 고체, 액체, 플라즈마, 1995 년에 막 발명된 보스 아인슈타인 응집체이다. -응?

페르미온과 보손의 주요 차이는' 스핀' 의 양자역학 성질에 나타난다. 페르미온은 전자와 비슷한 입자로, 반정수 (예: 1/2, 3/2, 5/2 등) 로 회전한다. ); 보손은 양성자와 비슷한 입자로, 회전은 정수 (예: 0, 1, 2 등) 입니다. ). 이 스핀 차이는 페르미온과 보손의 특징을 완전히 다르게 한다. 두 개의 페르미자는 같은 양자상태를 가질 수 없습니다. 즉, 같은 특성을 가지고 있지 않으며, 동시에 같은 위치에 있을 수도 없습니다. 보손도 같은 특성을 가질 수 있다. 따라서 물리학자들이 1995 년에 일정량의 플루토늄과 나트륨 원자를 보손으로 냉각시킨 후, 이들 대부분은 같은 저온 양자상태로 변해 실제로는 하나의 거대한 전체 원자인 보손 아인슈타인의 응집상태가 되었다. 하지만 칼륨 -40 이나 리튬 -6 과 같은 페르미온은 매우 낮은 온도에서도 입자마다 약간 다른 특성을 가져야 합니다. -응?

2003 년에 물리학자들은 이러한 장애를 극복할 수 있는 방법을 찾았다. 그들은 페르미온 쌍을 보손으로 변환하고, 두 개의 반정수 스핀이 하나의 정수 스핀을 형성하여 페르미온 쌍이 보손 역할을 하고, 모든 기체가 단번에 보손 아인슈타인 응집체로 뭉쳤다. 오스트리아 인스브룩 대학의 과학자들은 리튬 -6 원자를 냉각시키면서 안정된 자기장을 가하여 페르미온의 결합을 촉진시켰다. 미국 콜로라도주 연구실 천체물리학연합연구소가 채택한 기술은 약간 다르다. 그들은 칼륨 -40 원자를 냉각시키고 자기장을 가한다. 자기장의 변화를 통해 각 원자는 인근 원자를 강하게 끌어들여 원자 쌍을 형성하도록 유도하여 보손 아인슈타인의 응집상태로 뭉친다.