KR0123196B1 - 초전도 금속 산화물 조성물 및 그 제조 및 사용방법 - Google Patents
초전도 금속 산화물 조성물 및 그 제조 및 사용방법Info
- Publication number
- KR0123196B1 KR0123196B1 KR1019900700740A KR900700740A KR0123196B1 KR 0123196 B1 KR0123196 B1 KR 0123196B1 KR 1019900700740 A KR1019900700740 A KR 1019900700740A KR 900700740 A KR900700740 A KR 900700740A KR 0123196 B1 KR0123196 B1 KR 0123196B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- furnace
- tube
- pellets
- diameter
- superconductivity
- Prior art date
Links
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims abstract description 35
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 7
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 3
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 title description 4
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 title description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 9
- 230000007704 transition Effects 0.000 claims abstract description 9
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- 229910052745 lead Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- 229910052712 strontium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract 7
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims abstract 2
- 229910052716 thallium Inorganic materials 0.000 claims abstract 2
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims 4
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims 2
- 239000012636 effector Substances 0.000 claims 1
- 239000002243 precursor Substances 0.000 claims 1
- 239000008188 pellet Substances 0.000 abstract description 29
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract description 15
- 238000000634 powder X-ray diffraction Methods 0.000 abstract description 15
- 239000004570 mortar (masonry) Substances 0.000 abstract description 12
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 11
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 5
- 239000007788 liquid Substances 0.000 abstract description 5
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 abstract description 5
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 abstract description 5
- 230000004907 flux Effects 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 17
- 239000011812 mixed powder Substances 0.000 abstract 16
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 12
- 239000010931 gold Substances 0.000 abstract 12
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 abstract 12
- 238000003466 welding Methods 0.000 abstract 8
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 abstract 6
- 239000000376 reactant Substances 0.000 abstract 4
- 239000001307 helium Substances 0.000 abstract 3
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 abstract 3
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 abstract 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 abstract 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 abstract 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 230000005668 Josephson effect Effects 0.000 abstract 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 238000004320 controlled atmosphere Methods 0.000 abstract 1
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 abstract 1
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 abstract 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 abstract 1
- 229910002480 Cu-O Inorganic materials 0.000 description 5
- 229910015901 Bi-Sr-Ca-Cu-O Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910009203 Y-Ba-Cu-O Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 2
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 1
- 238000000975 co-precipitation Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 1
- 238000002524 electron diffraction data Methods 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 238000003801 milling Methods 0.000 description 1
- 150000003891 oxalate salts Chemical class 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 239000000779 smoke Substances 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002887 superconductor Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01F—COMPOUNDS OF THE METALS BERYLLIUM, MAGNESIUM, ALUMINIUM, CALCIUM, STRONTIUM, BARIUM, RADIUM, THORIUM, OR OF THE RARE-EARTH METALS
- C01F11/00—Compounds of calcium, strontium, or barium
- C01F11/02—Oxides or hydroxides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
- C01G21/00—Compounds of lead
- C01G21/006—Compounds containing lead, with or without oxygen or hydrogen, and containing two or more other elements
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N60/00—Superconducting devices
- H10N60/80—Constructional details
- H10N60/85—Superconducting active materials
- H10N60/855—Ceramic superconductors
- H10N60/857—Ceramic superconductors comprising copper oxide
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2002/00—Crystal-structural characteristics
- C01P2002/70—Crystal-structural characteristics defined by measured X-ray, neutron or electron diffraction data
- C01P2002/72—Crystal-structural characteristics defined by measured X-ray, neutron or electron diffraction data by d-values or two theta-values, e.g. as X-ray diagram
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2002/00—Crystal-structural characteristics
- C01P2002/70—Crystal-structural characteristics defined by measured X-ray, neutron or electron diffraction data
- C01P2002/77—Crystal-structural characteristics defined by measured X-ray, neutron or electron diffraction data by unit-cell parameters, atom positions or structure diagrams
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2004/00—Particle morphology
- C01P2004/80—Particles consisting of a mixture of two or more inorganic phases
- C01P2004/82—Particles consisting of a mixture of two or more inorganic phases two phases having the same anion, e.g. both oxidic phases
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geology (AREA)
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Abstract
본 발명은 a가 약 1/10-3/2이고, b가 약 1-4이고, c가 약 1-3이고, d가 약 1-5이고, e가 약 3/10-1이고, x=(a+b+c+d+e+y)(여기서 y는 약 1/2-3이다)인 경우의 식를 갖는 신규 초전도 조성물을 제공한다. 바람직하게, a+e의 합은 약 1이고, b는 약 2이고, d는 약 3-4이고, y는 약 1/2-2이다. 이러한 조성물에 대한 초전도성의 개시는 적어도 70K이다.
이런 초전도 조성물은 Tl, Pb, Ca, Sr 및 Cu 산화물의 혼합물을 가열시켜 제조되며, 여기서 상대적 량은 제한된 분위기, 예컨대, 금속 및 산소를 포함하는 반응물질들이 빠져나가지 못하게 하는 금과 같은 비반응 금속으로 만들어진 밀봉튜브에서 약 3-12시간 동안, 약 850℃-940℃, 바람직하게는 약 860℃-925℃의 온도에서 원자비 Tl : Pb : Ca : Sr : Cu 가 e : a : b : c : d가 되도록 선택된다.
본 발명의 초전도 조성물은 하기 방법에 의해 제조된다. 반응물질 산화물및 CuO의 양은 a가 약 1/10-3/2, b가 약 1-4, c가 약 1-3, d가 약 1-5, e가 약 3/10-1인 경우 e : a : b : c : d의 Tl : Pb ; Ca : Sr : Cu 원자비로 선택되고, 예컨대 막자사발에서 함께 분쇄시켜 혼합된다. 그 다음 혼합된 분말을 직접 가열하거나, 또는 먼저 펠릿이나 다른 형태로 성형한 다음 가열할 수 있다. 본 발명의 초전도 조성물은 반응물질이 가열되는 분위기가 주의 깊게 조절되는 경우에만 생산된다. 이런 조절된 분위기를 얻는 한가지 방법은 금과 같은 비반응 금속으로 만들어진 튜브에 반응물질을 놓은 다음 용접에 의해 튜브를 밀봉시키는 것이다. 그 다음 밀봉된 튜브를 노안에 놓고 약 3-12시간 동안 약 850℃-940℃로 가열한다. 노에 대한 전력을 중단시키고 튜브를 주변 온도, 약 20℃로 노 - 냉각시킨 다음 노로부터 제거한다. 다음 튜브를 열고 검은색 생성물을 회수한다. 이런 방식으로 제조된 조성물은 70K 이상의 초전도의 개시를 나타낸다.
이러한 초전도 조성물에서는 두개의 초전도상이 확인되었다. 한 상, 12Å상은 약 85K의 초전도성의 개시를 갖고 사각형 셀 위에 색인된 X-선 분말 회절결과로부터 결정되는 바와 같이 a=0.380nm 및 c=1.21nm의 격자 매개변수를 가지며, 다른 상, 즉 15Å상은 약 120K의 초전도성의 개시를 갖고 사각형 셀 위에 색인된 X-선 분말 회절 결과로부터 결정되는 바와 같이 a=0.380nm 및 c=1.52nm의 격자 매개 변수를 갖는 초전도성은 자속 배출, 즉 마이스너 효과를 관찰하므로써 확실해질 수 있다. 이 효과는 Physical Review B, 36, 5586(1987)에서 E. 폴트라크 및 B. 피셔의 논문에 기술된 방법에 의해 측정될 수 있다.
본 발명의 초전도 조성물은 매우 효율적으로 전류를 전도하거나 의학용 자기 상형성(magnetic imaging)을 위한 자기장을 제공하는데 사용될 수 있다. 따라서, 전선 또는 바(bar) 형태의 조성물을 초전도 전이온도(Tc) 이하의 온도로 냉각시키고, Tc가 77K이상인 경우 액체 질소에, 또는 Tc가 77K이하인 경우 액체 헬륨에 당업자들에게 잘 알려진 방식으로 상기 물질을 노출시키고 ; 전류를 흘려보내기 시작함으로써, 어떠한 전기저항의 손실 없이 이런 흐름을 얻을 수 있다. 최소 전력손실을 갖는 예외적으로 높은 자기장을 제공하기 위해서, 상기 언급된 전선은 코일로 전류를 유도하기 전에 Tc에 따라 액체 헬륨 또는 액체 질소에 노출된 코일을 형성하도록 감겨질 수 있을 것이다. 이런 자기장은 철도 차량과 같이 큰 물체를 공중에 뜨게 하는데 사용될 수 있다. 이런 초전도 조성물은 또한 스퀴드(SQUIDS)(초전도 양자 간섭장치)와 같은 조세프슨 장치 및 고속 샘플링 회로 및 전압 표준과 같은 조세프슨 효과에 기초한 기구에서 유용하다.
[발명의 실시예]
[실시예1]
1 : 1 : 1 : 1 : 1의 Tl : Pb : Ca : Sr : Cu 원자비에 상응하는, 2.2837g의, 2.3919g의 Pr6O2. 7208g의, 1.1962g의및 0.7954g의 CuO을 약 30분 동안 마노 막자사발에서 함께 분쇄시켰다. 이 혼합분말을 압축시켜 10㎜ 지름 및 약 3㎜ 두께의 펠릿을 얻었다. 두 개의 펠릿을 금튜브(0.9525㎝(3/8) 지름 및 10.16㎝(4) 길이)안에 놓고 두 말단을 용접시켜 튜브를 밀봉시켰다. 튜브를 노에 놓고 분당 5℃의 속도로 875℃가열기킨 다음, 6시간 동안 875℃에서 유지시켰다. 그런 다음 노에 대한 전력을 차단시키고 튜브를 방치하여 노안에서 실온까지 냉각시켰다. 그런 다음 튜브를 노로부터 제거시켜 절단하여 열었다. 검은색 생성물을 회수했다.
마이스너 효과 측정은 약 75K에서 초전도성의 개시를 보여주었다.
[실시예 2]
실시예1의 혼합분발의 두개의 다른 펠릿을, 가열 및 유지온도가 925℃인 것을 제외하고 실시예1과 같은 방법으로 처리했다.
마이스너효과 측정은 약 70K에서 초전도성의 개시를 보여주었다.
[실시예 3]
1 : 1 : 2 : 1 : 3의 Tl : Pb : Ca : Sr : Cu 원자비에 상응하는, 2.2837g의, 2.3919g의, 1.1416g의, 1.1962g의및 2.2862g의 CuO을 약 30분 동안 마노 막자사발에 함께 분쇄시켰다. 이 혼합분말을 압축시켜 10㎜ 지름 및 약 3㎜ 두께의 펠릿을 얻었다. 두 개의 펠릿을 금 튜브(0.9525㎝(3/8) 지름 및 10.16(4) 길이)에 놓고 두 말단을 용접시켜 튜브를 밀봉시켰다. 튜브를 노에 놓고 분당 5℃ 속도로 875℃로 가열시킨 다음, 6시간 동안 875℃에서 유지시켰다. 그런 다음 노에 대한 전력을 차단시키고 튜브를 방치하여 노안에서 실온으로 냉각시켰다. 그런 다음 튜브를 노로부터 제거시켜 절단하여 열었다. 검은색 생성물을 회수했다.
마이스너 효과 측정은 약 80K에서 초전도성의 개시를 보여주었다.
[실시예 4]
실시예3의 혼합분말의 두개의 다른 펠릿을, 가열 및 유지온도가 925℃인 것을 제외하고 실시예3과 같은 방법으로 처리했다.
마이스너 효과를 측정한 결과는 자속 배출이 온도의 함수로 그려진 제1도에 나타낸다. 그래프는 약 110K에서 초전도성의 개시를 보여준다.
생성물의 X-선 분말 회절은 주된 상이 15Å상인 것을 보여준다.
[실시예 5]
1 : 1 : 1 : 1 : 3의 Tl : Pb : Ca : Sr : Cu 원자비에 상응하는, 2.2837g의, 2.3919g의, 0.7208g의, 1.1962g의및 2.3862g의 CuO을 약 30분 동안 마노 막자사발에서 함께 분쇄시켰다. 이 혼합분말을 압축시켜 10㎜ 지름 및 약 3㎜ 두께의 펠릿을 얻었다. 두 개의 펠릿을 금 튜브(0.9525㎝(3/8) 지름 및 10.16(4) 길이)에 놓고 두 말단을 용접시켜 튜브를 밀봉시켰다. 튜브를 노에 넣고 분당 5℃ 속도로 875℃로 가열시킨 다음, 6시간 동안 875℃에서 유지시켰다. 그런 다음 노에 대한 전력을 차단시키고 튜브를 방치하여 노안에서 실온까지 냉각시켰다. 그런 다음 튜브를 노로부터 제거시켜 절단하여 열었다. 검은색 생성물을 회수했다.
마이스너 효과 측정은 약 85K에서 초전도성의 개시를 보여주었다.
생성물의 X-선 분말회절은 주된 상이 12Å상인 것을 보여준다.
[실시예 6]
실시예5의 혼합분말의 두 개의 다른 펠릿을 가열 및 유지온도가 925℃인 것을 제외하고 실시예5에서와 같은 방법으로 처리했다.
마이스너 효과의 측정은 약 120K에서 초전도성의 개시를 보여준다.
생성물의 X-선 분말 회절은 주된 상이 15Å 상인 것을 보여준다.
[실시예 7]
1 : 1 : 1 : 1 : 2의 Tl : Pb : Ca : Sr : Cu 원자비에 상응하는, 2.2837g의, 2.3919g의, 0.7208g의, 1.1962g의및 1.5908g의 CuO을 약 30분 동안 마노 막자사발에서 함께 분쇄시켰다. 이 혼합분말을 압축시켜 10㎜ 지름 및 약 3㎜ 두께의 펠릿을 얻었다. 두 개의 펠릿을 금 튜브(0.9525㎝(3/8) 지름 및 10.16㎝(4) 길이)안에 넣고 두 말단을 용접시켜 튜브를 밀봉시켰다. 튜브를 노에 넣고 분당 5℃의 속도로 875℃로 가열시킨 다음, 6시간 동안 875℃에서 유지시켰다. 그런 다음 노에 대한 전력을 차단시키고 튜브를 방치하여 노안에서 실온까지 냉각시켰다. 그런 다음 튜브를 노로부터 제거시켜 절단하여 열었다. 검은색 생성물을 회수했다.
마이스너 효과 측정은 약 80K에서 초전도성의 개시를 보여주었다.
생성물의 X-선 분말회절은 주된 상이 12Å 상인 것을 보여준다.
[실시예 8]
실시예7의 혼합분말의 두 개의 다른 펠릿을 가열 및 유지온도가 925℃인 것을 제외하고 실시예7과 같은 방법으로 처리했다.
마이스너 효과의 측정은 약 85K에서 초전도성의 개시를 보여주었다.
생성물의 X-선 분말회절은 주된 상이 12Å 상인 것을 보여준다.
[실시예 9]
1 : 1 : 1 : 2 : 3의 Tl : Pb : Ca : Sr : Cu 원자비에 상응하는, 2. 2837g의, 2. 3919g의, 0.7208g의, 2. 3924g의및 2. 3862g의 CuO을 약 30분 동안 마노 막자사발에서 함께 분쇄시켰다. 이 혼합분말을 압축시켜 10㎜ 지름 및 약 3㎜ 두께의 펠릿을 얻었다. 두 개의 펠릿을 금 튜브(0.9525㎝(3/8) 지름 및 10.16㎝(4) 길이)안에 넣고 두 말단을 용접시켜 튜브를 밀봉시켰다. 튜브를 노에 넣고 분당 5℃의 속도로 860℃로 가열시킨 다음, 6시간 동안 860℃에서 유지시켰다. 그런 다음 노에 대한 전력을 차단시키고 튜브를 방치하여 노안에서 실온까지 냉각시켰다. 그런 다음 튜브를 노로부터 제거시켜 절단하여 열었다. 검은색 생성물을 회수했다.
마이스너 효과 측정은 약 80K에서 초전도성의 개시를 보여주었다. 생성물의 X-선 분말회절은 주된 사이 12Å 상인 것을 보여준다.
[실시예 10]
실시예 9의 혼합분말의 두 새의 다른 펠릿을 가열 및 유지온도가 890℃인 것을 제외하고 실시예9와 같은 방법으로 처리했다.
마이스너 효과 측정은 약 80K에서 초전도성의 개시를 보여주었다.
생성물의 X-선 분말회절은 주된 상이 12Å 상인 것을 보여준다.
[실시예 11]
3/10 : 7/10 : 2 : 2 : 3의 Tl : Pb : Ca : Sr : Cu 원자비에 상응하는, 0.6851g의, 1.6743g의, 1.4416g의, 2.3924g의및 2.3862g의 CuO을 약 30분 동안 마노 막자사발에서 함께 분쇄시켰다. 이 혼합분말을 압축시켜 10㎜ 지름 및 3㎜ 두께의 펠릿을 얻었다. 두 개의 펠릿을 금 튜브(0.9525㎝(3/8) 지름 및 10.16㎝(4) 길이)안에 넣고 두 말단을 용접시켜 튜브를 밀봉시켰다. 튜브를 노에 넣고 분당 5℃의 속도로 900℃ 가열시킨 다음, 6시간 동안 900℃에서 유지시켰다. 그런 다음 노에 대한 전력을 차단시키고 튜브를 방치하여 노안에서 실온까지 냉각시켰다. 그런 다음 튜브를 노로부터 제거시켜 절단하여 열었다. 검은색 생성물을 회수했다.
마이스너 효과의 측정은 약 120K에서 초전도성의 개시를 보여주었다.
생성물의 X-선 분말회절은 실시예12에서와 본질적으로 동일하다.
[실시예 12]
1/2 : 1/2 : 2 : 2 : 3의 Tl : Pb : Ca : Sr : Cu 원자비에 상응하는, 1.1419g의, 1.1960g의, 1.4416g의, 2.3924g의및 2.3862g의 CuO을 약 30분 동안 마노 막자사발에서 함께 분쇄시켰다. 이 혼합 분말을 압축시켜 10㎜ 지름 및 3㎜ 두께의 펠릿을 얻었다. 두 개의 펠릿을 금 튜브(0.9525㎝(3/8) 지름 및 10.16㎝(4) 길이)안에 넣고 두 말단을 용접시켜 튜브를 밀봉시켰다. 튜브를 노에 넣고 분당 5℃의 속도로 900℃로 가열시킨 다음, 6시간 동안 900℃에서 유지시켰다. 그런 다음 노에 대한 전력을 차단시키고 튜브를 방치하여 노안에서 실온까지 냉각시켰다. 그런 다음 튜브를 노로부터 제거시켜 절단하여 얻었다. 검은색 생성물을 회수했다.
마이스너 효과 측정은 약 120K에서 초전도성을 보여주었다.
본질적으로 단일상인 생성물의 X-선 분말회절 패턴의 관찰된 반사율, 상대 강도 및 d-간격이 표1에 나와 있다. 이는 15Å 상의 특징적인 패턴이다.
w-약함
m-중간
s-강함
[실시예 13]
7/10 : 3/10 : 2 : 2 : 3의 Tl : Pb : Ca : Sr : Cu 원자비에 상응하는, 1.5986g의 , 0.6696g의, 1.4416g의, 2.3924g의및 2.3862g의 CuO을 약 30분 동안 마노 막자사발에서 함께 분쇄시켰다. 이 혼합분말을 압축시켜 10㎜ 지름 및 3㎜ 두께의 펠릿을 얻었다. 두 개의 펠릿을 금 튜브(0.9525㎝(3/8) 지름 및 10.16㎝(4) 길이)안에 넣고 두 말단을 용접시켜 튜브를 밀봉시켰다. 튜브를 노에 넣고 분단 5℃의 속도로 900℃로 가열시킨 다음, 6시간 동안 900℃에서 유지시켰다. 그런 다음 노에 대한 전력을 차단시키고 튜브를 방치하여 노안에서 실온까지 냉각시켰다. 그런 다음 노로부터 제거시켜 절단하여 열었다. 검은색 생성물을 회수했다.
마이스너 효과 측정은 약 110K에서 초전도성의 개시를 보여주었다.
생성물의 X-선 분말회절 패턴은 실시예12의 경우와 본질적으로 동일하다.
[실시예 14]
9/10 : 1/10 : 2 : 2 : 3의 Tl : Pb : Ca : Sr : Cu 원자비에 상응하는, 2.0553g의, 0.22319g의, 1.4416g의, 2.3924g의및 2.3862g의 CuO을 약 30분 동안 마노 막자사발에서 함께 분쇄시켰다. 이 혼합분말을 압축시켜 10㎜ 지름 및 3㎜ 두께의 펠릿을 얻었다. 두 개의 펠릿을 금 튜브(0.9525㎝(3/8) 지름 및 10.16(4) 길이)안에 넣고 두 말단을 용접하여 밀봉시켰다. 튜브를 노에 넣고 분당 5℃의 속도로 900℃로 가열시킨 다음, 6시간 동안 900℃에서 유지시켰다. 그런 다음 노에 대한 전력을 차단시키고 튜브를 방치하여 노안에서 실온까지 냉각시켰다. 그런 다음 튜브를 노로부터 제거시켜 절단하여 열었다. 검은색 생성물을 회수했다.
마이스너 효과 측정은 약 85K에서 초전도성의 개시를 보여주었다.
생성물의 X-선 분말회절 패턴은 소량의 12Å 상의 존재를 보여주었다.
[실시예 15]
1 : 1/2 : 3/2 : 2 : 3의 Tl : Pb : Ca : Sr : Cu 원자비에 상응하는, 2.2638g의, 1.1960g의, 1.1412g의, 2.3924g의및 2.3862g의 CuO을 약 30분 동안 마노 막자사발에서 함께 분쇄시켰다. 이 혼합분말을 압축시켜 10㎜ 지름 및 3㎜ 두께의 펠릿을 얻었다. 두 개의 펠릿을 금 튜브(0.9525㎝(3/8) 지름 및 10.16㎝(4) 길이)안에 넣고 두 말단을 용접시켜 밀봉시켰다. 튜브를 노에 넣고 분당 5℃의 속도로 900℃로 가열시킨 다음, 6시간 동안 900℃를 유지시켰다. 그런 다음 노에 대한 전력을 차단하고 튜브를 방치하여 노안에서 실온까지 냉각시켰다. 그런 다음 튜브를 노로부터 제거시켜 절단하여 열었다. 검은색 생성물을 회수했다.
마이스너 효과 측정은 약 16K 및 약 80K에서 초전도성 전이를 보여주었다.
생성물의 X-선 분말회절 패턴은 12 및 15Å 상 모두의 존재를 보여주었다.
Description
[발명의 명칭]
초전도 금속 산화물 조성물 및 그 제조 및 사용방법
[도면의 간단한 설명]
제1도는 온도의 함수로서 본 발명의 조성물에 의해 배출되는 자속의 그래프를 도시한다.
[발명의 상세한 설명]
[발명의 배경]
[관련된 출원]
본 출원은 1988년 8월 10일에 출원된 미합중국 특허출원 제07/230,631호(사건번호 CR-8679)의 일부 계속출원이다.
[발명의 분야]
본 발명은 초전도성인 신규 Tl-Pb-Ca-Sr-Cu-O의 조성물에 관한 것이다.
[참고문헌]
베드놀즈 및 뮬러의 Z. Phys. B64, 189(1896)에서는 약 36K의 초전도 전이온도를 갖는 La-Ba-Cu-O 시스템내 초전도상을 개시하고 있다. 이 개시는 많은 연구자들에 의해 계속 확인되었다. [예컨대, 라오 및 간구리, 현대과학, 56, 47(1987), 추 등, 과학 235,567(1987), 추 등, Phys. Rev. Lett. 58, 405(1987) 카바 등, Phys. Rev. Lett. 58, 408(1987), 베드놀즈 등, Europhys. Lett. 3, 379(1987) 참고] 상기 초전도상은 사각형 K2NiF4-형 구조를 갖는 조성물 La1-x(Ba,Sr,Ca)xCuO4-y(여기서 x는 전형적으로 약 0.15이고 y는 산소공백(oxygen vacancies)을 지시한다.)로 확인되었다.
우 등의 Phys. Rev. Lett. 58, 908(1987)에서는 약 90K의 초전도 전이 온도를 갖는 Y-Ba-Cu-O 시스템내 초전도상을 개시한다. 카바 등의 Phys. Rev. Lett. 58, 1676(1987)는 이런 초전도 Y-Ba-Cu-O 상이 오르토 사방형인 변형된, 산소가 부족한 페로브스키트(perovskite) YBa2Cu3O9-8(δ가 약 2.1)인 것을 확인하고, 분말 X-선 회절 패턴 및 매개변수를 제시했다.
C. 마이클 등의 Z. Phys. B-축합물질 68, 421(1987)에서는 Bi2Sr2Cu2O7+8에 가까운 조성을 갖는 Bi-Sr-Cu-O 시스템내 초전도 산화물의 신규 부류를 개시한다. 순수한 상은 조성물 Bi2Sr2Cu2O7+에 대해 분리된다. 이 물질에 대한 X-선 회절 패턴은 페로브스키트와 몇가지 유사점을 나타내며 전자 회절 패턴은 a=5.32A(0.532nm), b=26.6A(2.66nm) 및 c=48.8A(4.88nm)의 오르토 사방형 셀 매개변수를 갖는 페브로스키트 서브셀(sebcell)을 보여준다. 초고순도 산화물로부터 만들어진 물질은 14K 이하의 제로저항 및 저항측정으로부터 결정되는 22K의 중간점을 갖는 초전도 전이를 갖는다. 상업용 산화물로부터 만들어진 물질은 7K의 중간점을 갖는 초전도 전이를 갖는다.
H. 마에다 등의 Jpn. J. Appl. Phys. 27, L209(1988)은 약 105K의 초전도 전이온도 및 BiSrCaCu2Ox에 가까운 조성을 갖는 Bi-Sr-Ca-Cu-O 시스템내 초전도 산화물을 개시한다.
1988년 2월 4일에 출원된 S. N. 152,186의 일부 계속출원인 1988년 2월 8일에 출원된 통상 양도된 출원, 초전도 금속산화물 조성물 및 그 제조방법, S. N. 153,107에서는 식 BiaSrbCacCu3Ox(여기서 a는 약 1-3이고, b는 약 3/8-4이고, c는 약 3/16-2이고, y가 약 2-5일 때 x=(1.5a+b+c+y)이고, 단 b+c는 약 3/2-5이다)를 갖고, 약 70K 이상의 초전도 전이온도를 갖는 초전도 조성물을 개시한다. 이는 또한 Z이 약 0.1-0.9, 바람직하게는 0.4-0.8이고 W가 0보다 크고 약 1보다 작은 식 Bi2Sr3-zCazCu2O8+w을 갖는 초전도 금속 산화물 상을 개시한다. M. A.서브라마니안 등의 과학 239, 1015(1988)은 또한 Bi2Sr3-zCazCu2O8+w초전도체를 개시한다.
Y. 유마다 등의 Jpn. J. Appl. Phys. 27, L996(1988)에서는 x=0, 0.1, 0.3, 0.5, 0.7, 0.9 및 1.0인 경우 시리즈 Bi1-xPbxSrCaCu2Oy에서 Bi이 Pb로 치환된 것을 개시한다.
Tc는 x=0이고 Pb가 전혀 존재하지 않을 경우의 75.5K로부터 x=0.5일 경우의 최대 85.5K까지 증가한다.
Tc는 x=0.7에 대해 보다 높은 Pb 함량을 위해 76K로 감소한다. x=0.9 및 x=1을 갖는 샘플에 대해서는 어떤 초전도성도 관찰되지 않았다.
M. 타카노 등의 Jpn. J. Appl. Phys. 27, L1041(1988)에서는 Bi-Sr-Ca-Cu-O 스스템의 Bi를 Pb로 일부 치환한 경우 높은 Tc 상의 부피가 증가된다는 것을 개시한다. 다양한 비율로 관련 이온들을 함유하는 공침 옥살레이트는 773K 이하에서 열분해 되었다. 그런 다음 분말 형태의 샘플을 12시간 동안 1073K로 공기 내에서 가열하고, 펠릿으로 성형한 후에, 몇몇 경우는 240시간 이상까지 연장되는 다양한 기간동안 1118K에서 가열하였다. 출발조성물 Bi : Pb : Sr : Ca : Cu = 0.7 : 0.3 : 1 : 1 : 1 : 8 을 24시간 동안 1118K에 가열하였다. 고 - Tc 상은 약 115K에서 초전도성의 개시를 보여준다. 이 상은 플레이트 같은 결정을 형성하며 이런 결정을 분석하면 양이온 비율이 Bi : Pb : Sr : Ca : Cu = 67 : 5 : 100 : 85 : 180이어서, 높은 - Tc에서 출발물질에서보다 상당히 적은 Pb가 있었다는 사실을 알 수 있었다.
M. 미주노 등의 Jpn. J. Appl. Phys. 27, L1225(1988)는 또한 Bi-Sr-Ca-Cu-O 시스템에 Pb를 첨가하면 높은 - Tc상의 부피가 증가되고, 이러한 상을 얻기 위해 최적온도가 약 855℃로 저하됨을 개시한다.
E. V. 삼파트쿠마란 등의 J. Phys. F : Met, Phys. 18, L163(1988)는 Bi4Ca3Sr3Cu4O4내의 Bi를 K 또는 Pb로 부분적으로 치환시키면 약 110K에서 상초전도의 비율이 향상된다는 사실을 개시한다.
Z. Z. 쉥 등의 네이쳐 332,55(1988)는 조성물 Tl2Ba2Cu3O8+x및 TIBaCu3O5.5+x를 갖는 샘플내 Tl-Ba-Cu-O의 시스템에서의 초전도성을 개시한다. 두 샘플은 90K이상의 개시온도 및 81K로 제로저항을 갖는다고 보고되고 있다. 샘플은 적절한 양의 BaCo3및 CuO를 마노 막자사발 및 막자로 혼합시키고 분쇄시켜 제조되었다. 이 혼합물을 여러번의 중간 분쇄로 24시간 이상 동안 925℃에서 공기에서 가열하여 균일한 검은 색 산화물 Ba- Cu 산화물 분말을 얻는데, 이러한 산화물은 적절한 양의 Tl2O3와 혼합되어 완전히 분쇄되고 압축되어 7㎜의 지름 및 1∼2㎜의 두께를 갖는 펠릿으로 되었다. 그런 다음 펠릿은 880∼910℃로 가열된 튜브노에 담겨지고 흐르는 산소에서 2-5분동안 가열되었다. 약간 용융되자마자, 샘플은 노로부터 취해져 실온으로 공기내에서 급냉되었다. Tl2O3가 검은색 연기로 부분적으로 휘발되고, 일부는 밝은 노란색 액체가 되고, 또 일부는 Ba-Cu 산화물과 반응되어 검은색의, 부분적으로 용융된, 다공성 물질을 형성한다는 사실이 가시적 관찰로 알려져 있다.
Z. Z. 쉥 등의 네이쳐 332, 138(1988)는 조성물 Tl2Ca2BaCu3O9+x을 갖는 샘플내의 Tl-Ca-Ba-Cu-O 시스템내에서의 초전도성을 개시한다.
R. M. 하젠 등의 Phys. Rev. Lett. 60, 1657(1988)는 Tl-Ba-Ca-Cu-O 시스템, Tl2Ba2ca2Cu3O10및 Tl2Ba2Cacu2O8내의 두가지 초전도상을 개시한다.
Claims (7)
- a가 1/10-1이고, b가 1-2이고, c가 1-2이고, d가 1-3이고, e가 3/10-1이고, x=(a+b+c+d+e+y)(여기서 y는 1/2-3이다)인 경우 식을 갖고, 적어도 70K의 초전도 전이온도를 갖는 초전도 조성물.
- 제1항에 있어서 a가 1/2이고, b가 2이고, c가 각각2이고, d가 3이고, e가 1/2이고, y가 1/2-2인 초전도 조성물.
- 제1항에 있어서, a가 7/10이고, b 및 c가 각각 2이고, d가 3이고, e가 3/10이고, y가 1/2-2인 초전도 조성물.
- 제1항의 초전도 조성물을 제공하기 위한 화학량론적 양의 Tl, Pb, Ca, Sr 및 Cu의 산화물을 혼합하고 ; 제한된 분위기에서 상기 혼합물을 850℃-940℃의 온도로 가열하고 3-12시단 동안 상기 온도를 유지하여 상기 조성물을 형성하고 ; 상기 조성물을 냉각시키는 것으로 필수적으로 이루어지는 초전도 조성물의 제조방법.
- 제4항에 있어서, 제2항의 초전도 조성물을 제공하기 위해 화학량론적 양의 상기 산화물들 또는 산화물 전구체가 선택되는 초전도 조성물의 제조방법.
- 제1항의 조성물로 이루어진 전도체 물질을 상기 조성물의 Tc이하의 온도로 냉각시키는 단계 및 상기 전도체 물질을 상기 온도 이하로 유지시키면서 상기 전도체 물질내로 전류를 흘려보내기 시작하는 단계로 구성되는, 전기저항 손실 없이 전도체 물질내 전류를 전도하는 방법.
- 초전도 물질이 제1항의 조성물로 이루어지는 개선된 조세프슨(Josephson)-효과장치.
Applications Claiming Priority (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US23063188A | 1988-08-10 | 1988-08-10 | |
| US230,631 | 1988-08-10 | ||
| US230.631 | 1988-08-10 | ||
| US236.088 | 1988-08-24 | ||
| US236,088 | 1988-08-24 | ||
| US07/236,088 US4894361A (en) | 1988-08-10 | 1988-08-24 | Superconducting metal oxide Tl-Pb-Ca-Sr-O compositions and processes for manufacture and use |
| PCT/US1989/003017 WO1990001461A1 (en) | 1988-08-10 | 1989-07-17 | Superconducting metal oxide compositions and processes for manufacture and use |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR900701661A KR900701661A (ko) | 1990-12-04 |
| KR0123196B1 true KR0123196B1 (ko) | 1997-11-11 |
Family
ID=22865974
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1019900700740A KR0123196B1 (ko) | 1988-08-10 | 1989-07-17 | 초전도 금속 산화물 조성물 및 그 제조 및 사용방법 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4894361A (ko) |
| KR (1) | KR0123196B1 (ko) |
Families Citing this family (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5028585A (en) * | 1988-02-12 | 1991-07-02 | W. R. Grace & Co.-Conn. | Superconducting oxide FCC oxide composite compositions and method of making such compositions |
| US5002926A (en) * | 1988-02-12 | 1991-03-26 | W. R. Grace & Co.- Conn. | Ceramic composition |
| US5001109A (en) * | 1988-06-03 | 1991-03-19 | W. R. Grace & Co.-Conn. | Ceramic composition |
| US5017554A (en) * | 1988-08-24 | 1991-05-21 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Superconducting metal oxide Tl-Pb-Ca-Sr-Cu-O compositions and processes for manufacture and use |
| US5389603A (en) * | 1988-10-25 | 1995-02-14 | At&T Corp. | Oxide superconductors, and devices and systems comprising such a superconductor |
| JPH0813705B2 (ja) * | 1988-11-11 | 1996-02-14 | 住友電気工業株式会社 | 酸化物超電導材料および作製方法 |
| EP0558160B1 (en) * | 1988-12-05 | 1997-03-19 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Process for preparing a single crystal of oxide superconducting material |
| US5401713A (en) * | 1989-02-06 | 1995-03-28 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Oxide-type superconducting material |
| EP0443827B1 (en) * | 1990-02-21 | 1996-07-17 | Her Majesty The Queen In Right Of New Zealand | Rare earth substituted thallium-based superconductors |
| US5260251A (en) * | 1991-06-06 | 1993-11-09 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Process for making superconducting Tl-Pb-Sr-Ca-Cu oxide films |
| US5332721A (en) * | 1991-11-13 | 1994-07-26 | Midwest Superconductivity, Inc. | Method of fabricating thallium-containing ceramic superconductors |
| US5268354A (en) * | 1992-03-20 | 1993-12-07 | E. I. Du Pont De Nemours And Comapny | Process for making superconducting Tl-Pb-Sr-Ca-Cu-O films |
| JPH06219736A (ja) * | 1993-01-27 | 1994-08-09 | Hitachi Ltd | 超電導体 |
| JP2899510B2 (ja) * | 1993-09-17 | 1999-06-02 | 東北電力株式会社 | 酸化物超電導体およびその製造方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3932315A (en) * | 1974-09-24 | 1976-01-13 | E. I. Du Pont De Nemours & Company | Superconductive barium-lead-bismuth oxides |
-
1988
- 1988-08-24 US US07/236,088 patent/US4894361A/en not_active Expired - Lifetime
-
1989
- 1989-07-17 KR KR1019900700740A patent/KR0123196B1/ko not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR900701661A (ko) | 1990-12-04 |
| US4894361A (en) | 1990-01-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR0123196B1 (ko) | 초전도 금속 산화물 조성물 및 그 제조 및 사용방법 | |
| US4929594A (en) | Superconducting composition Tl2 Ba2 CuO6+x and process for manufacture | |
| US5017554A (en) | Superconducting metal oxide Tl-Pb-Ca-Sr-Cu-O compositions and processes for manufacture and use | |
| EP0432187B1 (en) | Superconducting metal oxide compositions | |
| US5264414A (en) | Superconducting metal oxide (Tl,Bi)1 Sr2 Ca2 Cu3 O.sub.y | |
| RU2056068C1 (ru) | Сверхпроводящая композиция и способ ее получения | |
| EP0489087B1 (en) | Superconducting metal oxide compositions and processes for manufacture and use | |
| US5219833A (en) | Process for manufacturing single phase Tl2 Ba2 CuO6-x superconductors | |
| EP0428630B1 (en) | Superconducting metal oxide compositions and processes for manufacture and use | |
| CA1341621C (en) | Superconductivity in an oxide compound system without rare earth | |
| EP0441893B1 (en) | Superconducting metal oxide compositions and processes for manufacture and use | |
| US4835136A (en) | Lanthanum: sodium copper superconducting metal oxide compositions and process for manufacture | |
| EP0441903A4 (en) | Superconducting metal oxide compositions and processes for manufacture and use | |
| Jin et al. | i| E|||| 4: E'Advances in Superconductivity VII” | |
| Subramanian et al. | Superconducting metal oxide (Tl, Bi) 1 Sr 2 Ca 2 Cu 3 O y | |
| WO1991011391A1 (en) | Superconducting metal oxyde compositions |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20040910 Year of fee payment: 8 |
|
| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |