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Intro ......

 

전기저항이 갑자기 소멸하여 전류가 아무런 장애 없이 흐르는 현상을 말하며 초전기전도 초전도라고도 한다. (2) 핵융합 발전 : 중수소와 3중수소를 혼합하여 가열 ,, 그러면 그것을 따라서 주위의 이온핵 이 모여든다. , 이를 초전도현상, 주석 니오브의 어떤 종류의 합금에서는 18 K에서 초전도현상을 일으킨다. 전자가 쌍을 이룬다는 것은 한 개의 전자가 격자의 진동이나 불순물 등에 충돌하더라도, 화합물에서 이 현상이 일어나는 것이 밝혀졌다. 초전도가 일어나는 온도는 금속에 따라 다르다. 1911년 H. 전자가 격자로부터 에너지를 받았다고 생각할 수 있는데 PHONON 이라고 부른다. 많은 전류를 흘리거나 높은 자장의 자석을 만들 수 있다. 3. 원리 BCS 이론 B.C. X-ray diffraction 7.zip 무기재료 결과 실험이라기  ......

 

 

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무기재료 결과

 

실험이라기 보다 고온초전도체를 제작하는 일련의 기나긴 과정을 보고서 형실을 빌어 작성한 글입니다. 무기재료결과닷

 

실험목적

실험기구 및 시약

실험관련 이론

초전도체

1. 정의 & 발견

2. 원리

3. 응용

4. 종류

5. 같은 고온 초전도체가 기존의 저온 초전도체와 다른점

6. X-ray diffraction

7. 주사전자현미경(SEM)

실험과정 및 방법

Conclusion 및 후기

초전도체

1. 정의 & 발견

어떤 종류의 금속이나 합금을 절대영도 (0 K:－273.16 ℃)가까이까지 냉각하였을 때, 전기저항이 갑자기 소멸하여 전류가 아무런 장애 없이 흐르는 현상을 말하며 초전기전도 초전도라고도 한다. 초전도가 일어나는 온도는 금속에 따라 다르다. 예를 들면 수은에서는 4.2 K인데, 주석 니오브의 어떤 종류의 합금에서는 18 K에서 초전도현상을 일으킨다. 그러나 외부에서 강한 자기장이 작용하거나, 금속 내에 흐르고 있는 전류 자체에 의한 자기장이 어떤 한계를 넘으면 이 현상은 소멸되어 전기저항을 가진 보통 상태로 되돌아간다. 1911년 H.K.오네스가 수은을 액체헬륨으로 냉각시키면서 전기저항을 조사했더니 절대 영도보다 약간 높은 온도인 4.2 K(－269.2 ℃)에서 전기저항이 없어져 버리는 현상을 발견하고, 이를 초전도현상, 이러한 성질을 나타내는 물질을 초전도체라 하였다. 현재는 납 ·탈륨을 비롯하여 25종의 금속원소와 수천 종의 합금, 화합물에서 이 현상이 일어나는 것이 밝혀졌다.

 

2. 원리

BCS 이론

B.C.S 이론의 핵심은 두 개의 전자가 쌍(cooper pair)을 이룬 것이라고 할 수 있다. 전자가 쌍을 이룬다는 것은 한 개의 전자가 격자의 진동이나 불순물 등에 충돌하더라도, 또 다른 한 개의 전자가 조정기관 같은 역할을 하여 전자의 진로에는 영향을 미치지 않도록 하 는 것이다. 초전도 상태에서 전기저항이 `0` 이 되는 것은 cooper pair가 어느 정도의 평균 속도로 나아가고 있을 때 한 개의 전자가 저항을 받아도 쌍으로서는 전기저항을 받지 않는다 는 것이며 결국 평균속도는 떨어지지 않는다.

상식적으로 전자는 똑같이 (-)전하를 갖고 있기 때문에 서로 반발하는 일은 있어도 서로 끌어당겨 쌍을 이룬다는 것은 있을 수 없는 것처럼 보인다. 그러나 여기서 격자진동이라는 것이 중요한 역할을 한다. 최초의 전자가 통과한 후에 격자진동이 매체가 되어 이온핵의 (+)전하가 접근하여 무리를 이루고, 다음전자를 끌어당기는 것이다. 즉, 전자끼리 끌어당기게 하는 힘이 발생하는 것이다. 전자가 격자로부터 에너지를 받았다고 생각할 수 있는데 PHONON 이라고 부른다. 결국 쌍 전자는 전자와 전자 사이에 있는 이온핵의 구름을 매개로 하며 (+)가 끌어당겨 모은 것이다

다시 정리하면, 어떤 전자가 격자의 사이를 통과하고, 그러면 그것을 따라서 주위의 이온핵 이 모여든다. 이 모여든 이온핵에 이번에는 다른 전자가 끌려온다. 그러나 들러붙지는 않고 전자는 이온핵의 틈 사이를 미끄러지 듯 빠져나가 버린다. 끌어온 전자를 놓쳐버린 이온핵은, 다시 새로이 접근하여 오는 다른 전자를 끌어들인다.

이러한 방식으로 전자의 흐름을 설명 한 것이 B.C.S 이론이다.

 

3. 응용

1>대규모 응용

초전도체의 특성중 전기 저항이 없다는 특성을 주로 이용한다. 많은 전류를 흘리거나 높은 자장의 자석을 만들 수 있다.

(1) 자기 수력 동력(MHD : MagnetoHydroDynamics) 발전 방식 : 갈륨을 첨가한 2000~2700도의 고온 가스를 5~6T 의 자기장 내에서 1000m/h 정도의 속도로 운동시키면 페러데이의 법칙에 따라 기전력이 발생하는 원리를 이용한 것이다. 이를 이용한 방식을 MHD(전자유체역학) 발전 방식이라고 한다.

(2) 핵융합 발전 : 중수소와 3중수소를 혼합하여 가열 , 원자와 분자가 분리된 플라즈마가 되게 한후 이를 태양의 중심 온도(2000만C)보다 높은 1~2억 C로 가열하면 핵융합이 일어난다. 이 고온의 가스를 담아 두기 위해서는 초전도 자석이 필요하다.

(3) 초전도 에너지 저장 장치(SMES) : 초전도 코일에 전류를 흘리면 E=(1/2)LI^2의 에너지가 저장된다. 이처럼 초전도를 이용한 에너지의 저장은 마찰에 의한 전략 손실이 없기 때문에 매우 효율적이다.

(4) 초전도 케이블 및 선재 : 초전도를 이용하여 전력 케이블을 만들면 송전 손실이 극히 작아지고 송전 밀도가 높고 직류 대용량 송전에 적합하다. 고온 초전도체 케이블의 사용은 대용량화와 케이블용 관로 건설의 비용이 절감될 수 있다.

(5) 초전도 송전 : 많은 양의 정보의 송신을 할 수 있다.

 

 

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