초전도체의 기술과 발명

1911년 네덜란드 라이덴 대학의 Camourin-Onnes는 수은이 -268.98°C로 냉각되면 수은의 저항이 갑자기 사라진다는 사실을 발견했습니다. 나중에 그는 많은 금속과 합금이 수은과 유사하다는 사실을 발견했습니다. 위에서 언급한 수은은 특별한 전도성으로 인해 저온에서 저항을 잃습니다. Camourin-Onnes는 이를 초전도 상태라고 부릅니다. 카마울린은 이 발견으로 1913년 노벨상을 수상했습니다.

이 발견은 전 세계를 충격에 빠뜨렸습니다. 그 이후 사람들은 초전도 상태의 지휘자를 "초전도체"라고 부르기 시작했습니다. 초전도체의 DC 저항은 특정 저온에서 갑자기 사라지는데, 이를 제로 저항 효과라고 합니다. 도체에는 저항이 없고, 초전도체에 전류가 흐를 때 열손실이 발생하지 않으며, 전류는 저항 없이 도선에 큰 전류를 흐르게 하여 초강력 자기장을 발생시킬 수 있습니다. 1933년 네덜란드의 마이스너(Meissner)와 오센펠트(Ossenfeld)는 초전도체의 또 다른 매우 중요한 특성을 공동으로 발견했습니다. 금속이 초전도 상태에 있을 때 초전도체 내부의 자기유도 세기는 0이 되지만, 원래 존재하던 몸 안의 자기장이 밖으로 밀려나게 됩니다. . 단결정 주석 공에 대한 실험에서는 주석 공이 초전도 상태로 전환되면 주석 공 주변의 자기장이 갑자기 변하고 자기장 선이 초전도체 밖으로 밀려나는 것처럼 보이는 현상을 '스테핑'이라고 합니다. 스나 효과".

나중에 사람들도 이런 실험을 했습니다. 얕고 평평한 주석판에 작지만 매우 강한 영구자석을 넣은 다음 온도를 낮추어 주석판이 초전도처럼 보이도록 했습니다. 시간이 지나면 작은 자석이 실제로 양철 표면을 떠나 천천히 떠다니다가 공중에 움직이지 않은 채 남아 있는 것을 볼 수 있습니다.

마이스너 효과는 물질이 초전도성인지 여부를 결정하는 데 매우 중요합니다.

초전도 물질을 실용화하기 위해 사람들은 고온 초전도를 탐구하기 시작했습니다. 1911년부터 1986년까지 초전도 온도는 수은 4.2K에서 23.22K(코드명 K=-)로 높아졌습니다. 섭씨 273.16도). 1986년 1월에는 산화바륨 란타늄 구리의 초전도 온도가 30K라는 사실이 밝혀졌다. 12월 30일 이 기록은 40.2K로 갱신됐고, 1987년 1월에는 46K, 53K까지 올랐다. 2월 15일 98K 초전도체가 일본에서 발견되었고, 14°C에서 초전도의 징후가 곧 발견되었습니다. 고온 초전도체에 큰 발전이 이루어지면서 초전도 기술을 대규모 응용 분야로 가져왔습니다.

초전도 물질과 초전도 기술은 활용 가능성이 넓습니다. 초전도의 마이스너 효과를 통해 사람들은 이 원리를 사용하여 초전도 열차와 초전도 선박을 만들 수 있습니다. 이러한 차량은 마찰 없는 상태에서 작동하므로 속도와 안전성이 크게 향상됩니다. 초전도열차는 1970년대부터 유인타당성시험을 성공적으로 수행한 바 있다. 일본은 1987년부터 시범운행을 시작했으나 고속주행으로 인한 충돌로 인해 실패하는 경우가 잦았다. 초전도선은 1992년 1월 27일 해상시험을 위해 진수됐지만 아직 실용화 단계에 진입하지 못했다. 초전도 물질을 사용하여 운송 수단을 제조하는 데는 여전히 기술적 장애물이 있지만 운송 혁명의 물결을 촉발할 수는 있습니다.

초전도 물질의 저항이 0인 특성을 이용하여 전기를 전달하고 큰 자석을 만들 수 있습니다. 초고압 전력 전송은 큰 손실을 초래하므로 초전도체를 사용하면 손실을 최소화할 수 있다. 그러나 임계온도가 높은 초전도체는 아직 실용화 단계에 진입하지 않아 초전도 전력 전송의 활용이 제한된다. 기술의 발전과 새로운 초전도 물질의 지속적인 출현으로 초전도 전력 전송의 희망은 가까운 미래에 실현될 수 있습니다.

기존 고온초전도체는 아직까지 액체질소로 냉각해야 하는 상태지만, 이는 여전히 20세기 최고의 발견 중 하나로 꼽힌다. 1. 빌 리

1911년 네덜란드 과학자 온네스는 액체 헬륨을 사용하여 수은을 냉각시켰는데, 온도가 4.2K로 떨어지자 수은의 저항이 완전히 사라지는 현상을 초전도성이라고 합니다. 1933년에 두 명의 과학자 마이스너(Meissner)와 옥센펠트(Oxenfeld)가 이 현상을 발견했는데, 이를 반자성이라고 불렀습니다.

초전도성과 반자성은 초전도체의 두 가지 중요한 특성입니다. 초전도체의 저항이 0이 되는 온도를 초전도 임계온도라고 한다. 과학자들의 수십 년간의 노력 끝에 초전도 물질의 자기전기 장벽을 극복했다. 다음 과제는 고온 초전도 물질을 찾는 온도 장벽을 돌파하는 것이다.

2. 이상한 초전도 세라믹

1973년에 사람들은 초전도 합금-니오븀-게르마늄 합금을 발견했는데, 그 임계 초전도 온도는 23.2K입니다. 년도. 1986년 스위스 취리히에 위치한 미국 IBM 연구소는 산화물(란타늄-바륨-구리-산소)이 35K의 고온 초전도성을 갖는다고 보고해 '산화물 세라믹은 절연체'라는 전통적인 개념을 깨뜨렸다. 세계의 과학 공동체. 그 이후로 과학자들은 이 문제를 해결하기 위해 시간을 다투었고 거의 며칠에 한 번씩 새로운 연구 결과가 나타났습니다.

1986년 말 미국 벨 연구소에서 연구한 산화물 초전도 물질의 초전도 임계온도가 40K에 도달하며, 액체수소의 '온도 장벽'(40K)을 넘었다. 1987년 2월 중국계 미국인 과학자 주징우(Zhu Jingwu)와 중국 과학자 자오중셴(Zhao Zhongxian)이 이트륨-바륨-구리-산소 계열 물질의 초전도 임계온도를 잇달아 90K 이상으로 올렸는데, 기적적으로 액체질소 제한구역(77K)이 열렸다. 뚫렸다. 1987년 말, 탈륨-바륨-칼슘-구리-산소 계열 물질은 임계 초전도 온도 기록을 125K로 끌어올렸습니다. 1986년부터 1987년까지 불과 1년여 만에 초전도 임계온도가 10만K 이상 상승한 것은 소재개발 역사상, 심지어 기술발전 역사에서도 기적이다. 고온 초전도 물질의 지속적인 출현은 초전도 물질이 실험실에서 응용 분야로 이동하는 길을 열어줍니다.