과학기술에서의 초전도성 응용

초전도성은 양자 현상이라고 불리며, 일부 물질은 온도가 특정 임계값에 도달하면 전기 저항이 0이 되기 시작합니다.

오늘날 과학자들은 이미 이러한 방식으로 작용할 수 있는 수백 가지 원소, 합금 및 세라믹을 알고 있습니다. 초전도 상태가 된 전도체는 소위 말하는 것을 보여주기 시작합니다. 마이스너 효과, 볼륨의 자기장이 바깥쪽으로 완전히 변위되면 물론 가상의 이상적인 조건, 즉 저항이 0 인 조건에서 일반적인 전도와 관련된 효과에 대한 고전적인 설명과 모순됩니다.

1986년에서 1993년 사이에 많은 고온 초전도체가 발견되었습니다. 액체 질소 포인트 ( 77 K) — 실험실 조건에서 헬륨보다 훨씬 쉽고 저렴하게 달성할 수 있는 18배 더 높습니다.

실제 적용에 대한 관심 증가 초전도성 1950년대에 높은 전류 밀도와 자기 유도를 가진 유형 II 초전도체가 지평선 너머로 밝게 나타났을 때 시작되었습니다. 그런 다음 그들은 점점 더 실용적인 중요성을 갖기 시작했습니다.

전자기 유도의 법칙에 따르면 전류 주변에는 항상 자기장... 그리고 초전도체는 저항 없이 전류가 흐르기 때문에 이러한 물질을 적절한 온도로 유지하기만 하면 이상적인 전자석을 만들기 위한 부품을 얻을 수 있습니다.

예를 들어 의료 진단에서 자기 공명 영상 기술은 단층 촬영기에서 강력한 초전도 전자석을 사용합니다. 그것들이 없었다면 의사들은 메스를 사용하지 않고는 인체 내부 조직의 인상적인 고해상도 이미지를 얻을 수 없었을 것입니다.

니오븀-티타늄 및 니오븀-주석 금속간 화합물과 같은 초전도 합금은 매우 중요해졌으며, 이로부터 안정적인 얇은 초전도 필라멘트 및 연선을 기술적으로 쉽게 얻을 수 있습니다.

과학자들은 냉각 용량이 높은 액화 장치와 냉장고(액체 헬륨의 온도 수준)를 만든 지 오래되었으며, 소련에서 초전도 기술 개발에 기여한 것은 바로 그들이었습니다. 그럼에도 불구하고 1980년대에는 대규모 전자기 시스템이 구축되었습니다.

토로이달 자기장을 생성하기 위해 초전도 코일이 필요한 핵융합 반응을 시작할 가능성을 연구하기 위해 설계된 세계 최초의 실험 시설인 T-7이 시작되었습니다.대형 입자 가속기에서 초전도 코일은 액체 수소 버블 챔버에도 사용됩니다.

터빈 발전기가 개발되고 생성됩니다 (지난 세기의 80 년대에 초전도체를 기반으로 초강력 터빈 발전기 KGT-20 및 KGT-1000이 생성됨), 전기 모터, 케이블, 자기 분리기, 운송 시스템 등

유량계, 레벨 게이지, 기압계, 온도계 - 초전도체는 이러한 모든 정밀 기기에 적합합니다.초전도체의 산업적 적용의 주요 영역은 자기 시스템과 전기 기계입니다.

초전도체는 자속을 통과시키지 않기 때문에 이러한 유형의 제품은 자기 방사선을 차폐합니다. 초전도체의 이러한 특성은 정밀 마이크로파 장치에 사용되며 강력한 전자기 방사선과 같은 핵폭발의 위험한 손상 요소로부터 보호합니다.

결과적으로 저온 초전도체는 입자 가속기 및 핵융합로와 같은 연구 장비에서 자석을 생성하는 데 없어서는 안 될 요소로 남아 있습니다.

현재 일본에서 활발히 사용되고 있는 자기부상열차는 현재 600km/h의 속도로 이동할 수 있으며 오래 전부터 그 가능성과 효율성이 입증되었습니다.

초전도체에 전기 저항이 없기 때문에 전기 에너지를 전달하는 과정이 더 경제적입니다. 예를 들어, 지하에 놓인 초전도성 얇은 케이블은 원칙적으로 전통적인 방식으로 전송하기 위해 두꺼운 전선 묶음(번거로운 선)이 필요한 전력을 전송할 수 있습니다.

현재는 시스템을 통해 질소를 지속적으로 펌핑해야 하는 필요성과 관련된 비용 및 유지 관리 문제만 관련이 있습니다. 그러나 2008년 American Superconductor는 뉴욕에서 최초의 상업용 초전도 전송 라인을 성공적으로 시작했습니다.

또한 오늘날 지속적인 순환 전류의 형태로 에너지를 축적 및 저장(축적)할 수 있는 산업용 배터리 기술이 있습니다.

초전도체와 반도체를 결합함으로써 과학자들은 세계에 차세대 컴퓨팅 기술을 소개하는 초고속 양자 컴퓨터를 만들고 있습니다.

초전도 상태에서 물질의 전이 온도가 자기장의 크기에 의존하는 현상은 제어 저항기 - 크라이오트론의 기초입니다.

물론 지금은 고온 초전도체를 얻기 위한 진전 측면에서 상당한 진전에 대해 이야기할 수 있습니다.

예를 들어, 금속-세라믹 조성물 YBa2Cu3Ox는 질소의 액화 온도보다 높은 온도에서 초전도 상태가 됩니다!

그러나 이러한 솔루션의 대부분은 얻은 샘플이 깨지기 쉽고 불안정하다는 사실 때문입니다. 따라서 앞서 언급한 니오븀 합금은 여전히 ​​기술과 관련이 있습니다.

초전도체는 광자 검출기를 만드는 것을 가능하게 합니다. 그들 중 일부는 Andreev 반사를 사용하고 다른 일부는 Josephson 효과, 임계 전류의 존재 사실 등을 사용합니다.

적외선 범위에서 단일 광자를 기록하는 검출기가 제작되었으며, 이는 광전 증배기 등과 같은 다른 기록 원리를 기반으로 하는 검출기에 비해 많은 이점을 보여줍니다.

초전도체의 와류를 기반으로 메모리 셀을 만들 수 있습니다. 일부 자기 솔리톤은 이미 비슷한 방식으로 사용되고 있습니다. 2차원 및 3차원 자기 솔리톤은 액체의 와류와 유사하며 여기서 유선의 역할은 도메인 정렬 라인에 의해 수행됩니다.

오징어는 자속의 변화와 전압 사이의 관계를 기반으로 작동하는 소형 링 기반 초전도체 장치입니다. 이러한 마이크로 디바이스는 지구 자기장을 측정할 수 있는 고감도 자력계와 스캔한 장기의 자기도를 얻기 위한 의료 장비에서 작동합니다.