[공학]저온초전도체의 역사및 원리 응용 분야

소개

초전도체중 저온 초전도체에 관점을 두고 쓴

레포트 입니다

목차

초전도체란
저온초전도체 역사
저온 초전도체 원리
초전도체의 구분
저온 초전도체 응용 및 제조 방법
초전도 재료의 응용과 기술개발 전망

본문내용

■ 초전도체란?

어떤 종류의 금속이나 합금을 절대영도(0 K:－273.16 ℃)가까이까지 냉각하였을 때, 전기저항이 갑자기 소멸하여 전류가 아무런 장애 없이 흐르는 현상을 초전기전도 초전도라고도 한다. 초전도가 일어나는 온도는 금속에 따라 다르다. 예를 들면 수은은 4.2 K에서 초전도현상이 나타나며, 주석 어떤 종류의 합금에서는 18 K에서 초전도현상을 일으킨다. 그러나 외부에서 강한 자기장이 작용 하거나, 금속 내에 흐르고 있는 전류 자체에 의한 자기장이 어떤 한계를 넘으면 이 현상은 소멸되어 전기저항을 가진 보통 상태로 되돌아간다. 이러한 초전도체는 흔히 저온초전도체와 고온초전도체로 나뉘는데, 이는 단순히 임계온도의 크기에 따라 분류한 것이다.

초전도 재료의 특성을 바탕으로 구분하면, 금속 초전도체, 산화물 초전도체, 유기물 초전도체등으로 나눌 수 있다. 금속 초전도체는 다시 한 가지 원소로만 된 원소 초전도체와 두 가지 이상의 화합물 및 혼합물로 된 화합물 및 혼합물 초전도체로 나누어진다. 주기율표 상의 많은 금속 원소들이 저온에서 초전도체가 되는데, 이 중, 대표적인 원소 초전도체로는 니오븀(Nb), 납(Pb), 주석(Sn), 알루미늄(Al) 등이 있다. 화합물 및 혼합물 초전도체로는 NbTi, NbN, Nb3Sn, Nb3Ge, NbGeAl, MgB2 등이 있다. 금속 초전도체의 특징은, 임계온도가 낮으며, 금속성 때문에 초전도 특성을 결정하는 변수인 초전도 결맞음길이(superconducting coherence length)가 길어서 웬만한 불순물이나 결합에도 대체로 초전도성이 잘 약화되지 않는 점이다.

산화물 초전도체는 산화 금속 화합물들로서, 1986년 La2-xBaxCuO4 의 발견을 시작으로 하여 수십 종이 발견되었는데, 그 중 대표적인 것으로는 YBa2Cu3O7, Bi2Sr2Ca1Cu2O8, Tl2Ba2Ca2Cu3O10, HgBa2Ca2Cu3O8, La2-xBa(Sr)xCuO4, 등과 같은 구리 화합물과, BaKBiO3 등과 같은 비구리 화합물이 있다. 금속 초전도체에 비해 임계온도가 월등히 높아 흔히 ‘고온초전도체’로 불린다. 이들은 페로브스카이트(perovskite) 구조를 바탕으로 한 복잡한 격자구조를 하고 있으며, 초전도 결맞음길이가 극히 짧아서 불순물이나 구조결함에 초전도 성질이 아주 민감하게 변한다.

유기물 초전도체로는 k-(BEDT-TTF)Cu[N(CN)2]Br을 대표로 하여 많은 종류가 있는데, 이들은 매우 복잡한 유기화합물 구조를 하고 있으며, 임계온도가 매우 낮다. 최근에는 DNA 가닥이 극저온에서 초전도성을 보였다는 보고도 있었다.

참고자료

· 없음