초전도 재료란 무엇인가

온도가 특정 임계 온도로 떨어지면 일부 재료의 저항이 완전히 사라집니다. 이 현상은 초전도라고 하며, 이 현상을 가진 물질은 초전도 재료라고 합니다. 초전도체의 또 다른 특징은 저항이 사라지면 자기 유도 선이 초전도체를 통과하지 못한다는 것입니다. 이 현상은 투자성이라고 합니다.

일반 금속 (구리 등)의 저항성은 온도의 감소와 함께 점차적으로 감소합니다. 온도가 0K에 가까우면 저항이 특정 값에 도달합니다. 1919년 네덜란드 과학자 인 Onnes는 액체 헬륨을 사용하여 수은을 식힙니다. 온도가 4.2K(즉-269°C)로 떨어졌을 때, 그는 수은의 저항이 완전히 사라진 것을 발견했습니다.

초전도와 투전성은 초전도체의 두 가지 중요한 특성입니다. 초전도체의 저항이 0인 온도는 임계 온도(TC)라고 합니다. 초전도 재료의 연구의 문제점은 고온 초전도 재료를 찾기 위해 "온도 장벽", 즉 "온도 장벽"을 돌파하는 것입니다.

NbTi 및 Nb3Sn으로 대표되는 실용적인 초전도 재료는 상용화되었으며 핵 자기 공명 인간 이미징 (NMRI), 초전도 자석 및 대형 가속기 자석과 같은 많은 분야에서 적용되었습니다. SQUID는 초전도체 약한 전류 응용 분야의 모델로 사용되어 왔습니다. 약한 전자기 신호를 측정하는 데 중요한 역할을 하며, 그 감도는 다른 비초전도 장치에서는 달성할 수 없습니다. 그러나 종래의 저온 초전도체의 임계 온도가 너무 낮기 때문에 고가의 복잡한 액체 헬륨(4.2K) 시스템에서 사용해야 하므로 저온 초전도 응용 분야의 개발을 심각하게 제한해야 합니다.

고온 산화물 초전도체의 출현은 온도 장벽을 뚫고 액체 헬륨(4.2K)에서 액체 질소(77K)로 초전도의 적용 온도를 높였습니다. 액체 헬륨과 비교하여 액체 질소는 매우 경제적인 냉매이며 열 용량이 높기 때문에 엔지니어링 응용 분야에 큰 편리함을 제공합니다. 또한, 고온 초전도체는 자기 특성이 매우 높으며 20T 이상의 강한 자기장을 생성하는 데 사용할 수 있습니다.

초전도 재료의 가장 매력적인 응용 분야는 발전, 전력 전송 및 에너지 저장입니다. 초전도 재료를 사용하여 초전도 발전기의 코일 자석을 만들면 발전기의 자기장 강도를 50,000에서 60,000 가우스로 증가시킬 수 있으며 에너지 손실은 거의 없습니다. 종래의 발전기와 비교하여, 초전도 발전기의 단일 용량은 5 ~10 배 증가하며, 발전 효율은 50 % 증가합니다. 초전도 전송 라인 과 초전도 변압기는 거의 손실없이 사용자에게 전력을 전송할 수 있습니다. 통계에 따르면 구리 또는 알루미늄 와이어 변속기의 전력 손실의 약 15%가 송전선에 있습니다. 중국에서 연간 전력 손실은 1,000억 도 이상입니다. 초전도 전력 전송으로 변경되면 절약된 에너지는 새로운 수십 개의 대규모 발전소와 동일합니다. 초전도 자기 부상 열차의 작동 원리는 초전도 재료의 다이자성 특성을 사용하여 초전도 재료를 줄이는 것입니다. 전도성 물질은 영구 자석(또는 자기장) 위에 배치됩니다. 초전도체의 자기자기로 인해 자석의 자기장 선은 초전도체를 통과할 수 없습니다. 반발력은 자석(또는 자기장)과 초전도체 사이에 생성되어 초전도체가 그 위에 위력을 발휘하게 된다. 이러한 종류의 자기 부상 효과는 상하이 푸동 국제 공항의 고속 열차와 같은 고속 초전도 자기 부상 열차를 만드는 데 사용할 수 있습니다. 초전도 컴퓨터의 경우, 고속 컴퓨터는 집적 회로 칩에 구성 요소의 조밀한 배열과 연결 라인을 필요로하지만, 조밀하게 배열 회로 작업 중에 많은 양의 열이 생성됩니다. 저항이 0에 가까운 초전도 재를 사용하여 초마이크로 가열을 이용한 연결 와이어 또는 초전도 장치를 만드는 데 사용되는 경우 열 방출 문제가 없으며 컴퓨터의 속도가 크게 향상될 수 있습니다.