KR100928553B1 - SUPERCONDUCTING COMPOSITIONS WITH HIGH Tc AND PROCESSES FOR PREPARING BULK MATERIALS COMPRISED OF THE SAME - Google Patents

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Abstract

본 발명은 화학식 Tl1-xMxA2-uDuCa3Cu4OZ 또는 Tl1-xMxA2Ca3-uDuCu4Oz 로 표현되는 초전도체 조성물과 상기 조성물로 이루어진 초전도체 분말 및 초전도체 벌크, 그리고 상기 초전도체 벌크의 제조방법에 관한 것으로, 상기 초전도체 조성물은, A-Ca-Cu를 포함하는 산화물, A-D-Ca-Cu를 포함하는 산화물, M-A-Ca-Cu를 포함하는 산화물 및 M-A-D-Ca-Cu를 포함하는 산화물 중에서 선택된 어느 하나 이상의 물질로 만들어진 전조분말에 Tl를 포함하는 산화물 및 M를 포함하는 산화물을 혼합하여 Tl-M-A-Ca-Cu-O 또는 Tl-M-A-D-Ca-Cu-O 구성의 초전도 전조분말을 상압에서 소정의 열처리로 합성할 수 있게 되고, 약 100 K 이상의 안정한 초전도 임계온도 특성을 보임으로써, 본 발명에 의하여 경제적인 합성이 가능하여 다양한 분야의 응용이 기대되는 Tl-1234 상의 층 구조를 갖는 산화물계 고온 초전도체 조성물 등을 얻게 된 효과가 있다.The present invention is a superconductor composition represented by the formula Tl 1-x M x A 2-u D u Ca 3 Cu 4 O Z or Tl 1-x M x A 2 Ca 3-u Du Cu 4 O z The present invention relates to a superconductor powder and a superconductor bulk, and to a method for producing the superconductor bulk, wherein the superconductor composition includes an oxide containing A-Ca-Cu, an oxide containing AD-Ca-Cu, and MA-Ca-Cu. Tl-MA-Ca-Cu-O or Tl-MAD by mixing an oxide containing Tl and an oxide containing M with a precursor powder made of one or more materials selected from oxides containing oxides and MAD-Ca-Cu The superconducting precursor powder of -Ca-Cu-O composition can be synthesized by a predetermined heat treatment at normal pressure, and exhibits stable superconductivity critical temperature characteristics of about 100 K or more, thereby enabling economical synthesis according to the present invention. Oxidation with a layer structure on Tl-1234, where application is expected System there is the effect obtained with high temperature superconductor compositions and the like.

산화물 고온 초전도체, Tl-1234 상, Ba 치환, 원소 치환 Oxide High Temperature Superconductor, Tl-1234 Phase, Ba Substitution, Element Substitution

Description

고온 초전도체 조성물과 이로 이루어진 초전도체 분말 및 초전도체 벌크, 그리고 그 초전도체 벌크의 제조방법{SUPERCONDUCTING COMPOSITIONS WITH HIGH Tc AND PROCESSES FOR PREPARING BULK MATERIALS COMPRISED OF THE SAME}Superconducting COMPOSITIONS WITH HIGH Tc AND PROCESSES FOR PREPARING BULK MATERIALS COMPRISED OF THE SAME

본 발명은 고온 초전도체 조성물(특히, Tl-1234 상 구조를 갖는 고온 초전도체 조성물)과 이로 이루어진 초전도체 분말 및 초전도체 벌크, 그리고 그 초전도체 벌크의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a high temperature superconductor composition (particularly, a high temperature superconductor composition having a Tl-1234 phase structure), a superconductor powder and superconductor bulk consisting thereof, and a method for producing the superconductor bulk thereof.

초전도체는 물질 고유의 초전도 임계온도(Tc) 이하로 냉각시키면 전기저항이 소멸되고(R=0) 반자성의 마이스너 효과가 관측되는 물질로서, 임계온도가 높을수록 경제적으로 초전도 특성을 활용할 수 있다. The superconductor is a material in which the electrical resistance disappears when cooled below the intrinsic superconductivity critical temperature (T c ) and the diamagnetic magnetism effect is observed. The higher the critical temperature, the more economically the superconductivity can be utilized.

따라서, 초전도체의 개발은 임계온도를 높이기 위한 방향을 중심으로 진행되어, 1987년 이후엔 액체 질소의 비등점인 77 K 이상의 임계온도를 갖는 여러 종류의 초전도체가 개발되었는데, 그 대표적으로 이트륨계(Y-Ba-Cu-O), 비스무수계(Bi-Sr-Ca-Cu-O), 탈륨계(Tl-Ba-Ca-Cu-O, Tl-Sr-Ca-Cu-O), 수은계(Hg-Ba-Ca-Cu-O) 등이 알려져 있다.Therefore, the development of superconductors is focused on increasing the critical temperature. Since 1987, various types of superconductors having a critical temperature of 77 K or more, which is the boiling point of liquid nitrogen, have been developed. -Cu-O), bismuth-based (Bi-Sr-Ca-Cu-O), thallium-based (Tl-Ba-Ca-Cu-O, Tl-Sr-Ca-Cu-O), mercury-based (Hg- Ba-Ca-Cu-O) and the like are known.

일반적으로 초전도체는 임계온도의 약 3/4 이하의 온도에서 그 특성을 최대한 활용할 수 있으므로 액체 질소를 냉매로 이용할 경우는 초전도 임계온도가 약 100 K 이상인 초전도체가 바람직하다. In general, the superconductor can maximize its characteristics at a temperature below about 3/4 of the critical temperature. Therefore, when using liquid nitrogen as the refrigerant, a superconductor having a superconductivity critical temperature of about 100 K or more is preferable.

탈륨(Tl)계 초전도체는 단위 셀 구조에서 Tl-O 층의 수와 Cu-O 층의 수에 따라 여러 초전도 상(superconducting phase)이 존재하는 것으로 알려져 있다. It is known that thallium (Tl) based superconductors have various superconducting phases depending on the number of Tl-O layers and the number of Cu-O layers in the unit cell structure.

즉, Tl-Ba-Ca-Cu-O 계의 경우 Tl-O 층이 한 층인 TlBa2Can -1CunOz(n=1~5)와 Tl-O 층이 두 층인 Tl2Ba2Can -1CunOz(n=1~4)의 조성이 알려져 있고, 이들 조성을 약칭하여 각각 Tl(Ba)-12(n-1)n 상 및 Tl(Ba)-22(n-1)n 상이라 부르며, 이때 n은 Cu-O 층의 수를 나타낸다. That is, in the case of the Tl-Ba-Ca-Cu-O system, TlBa 2 Ca n -1 Cu n O z (n = 1 to 5), which is one layer of Tl-O, and Tl 2 Ba 2, which has two layers of Tl-O, The composition of Ca n -1 Cu n O z (n = 1-4) is known, and these compositions are abbreviated for Tl (Ba) -12 (n-1) n phase and Tl (Ba) -22 (n-1), respectively. n), where n represents the number of Cu—O layers.

한편, Tl-Sr-Ca-Cu-O 계의 경우는 TlSr2Can -1CunOz(n=1~3)의 조성이 알려져 있 다. On the other hand, in the case of Tl-Sr-Ca-Cu-O system, the composition of TlSr 2 Ca n -1 Cu n O z (n = 1 to 3) is known.

Tl 계의 단위 셀 구조는 가령 Tl2Ba2Can -1CunOz의 경우 두 개의 Tl-O 층과 페로브스카이트 형의 Ba2Can -1CunOz 층이 교대로 c 축 방향으로 배열된 구조를 가지고 있으며, Cu-O 층은 Ba2Can -1CunOz 층 내부에서 다시 c 축 방향으로 적층된 구조를 가지고 있다. The unit cell structure of the Tl system is, for example, in the case of Tl 2 Ba 2 Ca n -1 Cu n O z , two Tl-O layers and a perovskite type Ba 2 Ca n -1 Cu n O z layer alternately c. It has a structure arranged in the axial direction, the Cu-O layer has a structure stacked in the c-axis direction again inside the Ba 2 Ca n -1 Cu n O z layer.

이들 탈륨계 초전도체 상 중에서 n = 3 과 n = 4인 구성의 초전도체가 임계온도 및 임계전류밀도 특성 등이 매우 우수한 것으로 평가되고 있으며, 또한 Tl-O 층이 하나인 구성의 초전도체가 Tl-O 층이 두 개인 구성의 초전도체보다 우수한 물 성을 나타내는 것으로 알려져 있다[M. Jergel, A. Conde Gallardo, C. Falcony Guajardo and V. Strbik, "TOPICAL REVIEW; Tl-based superconductors for high-current, high-field applications" Supercond. Sci. Technol. 9, 427-446(1996)].Among these thallium-based superconductor phases, superconductors having n = 3 and n = 4 are evaluated to have excellent critical temperature and critical current density characteristics, and a superconductor having one Tl-O layer is a Tl-O layer. It is known to exhibit superior physical properties than these two superconductors [M. Jergel, A. Conde Gallardo, C. Falcony Guajardo and V. Strbik, "TOPICAL REVIEW; Tl-based superconductors for high-current, high-field applications" Supercond. Sci. Technol. 9, 427-446 (1996).

따라서, Tl-1223 상 또는 Tl-1234 상 조성의 초전도체의 합성은 기술적으로 매우 중요하다. Therefore, the synthesis of superconductors of Tl-1223 phase or Tl-1234 phase composition is of great technical importance.

그러나, Tl-O 층이 하나인 조성의 초전도체는 Tl-O 층이 두 개인 조성의 초전도체에 비해 단일 상 합성이 용이하지 않다. 특히 Tl(Ba)-1223 상 및 Tl(Ba)-1234 상의 경우는 시편 제조 때 이용되는 전조물질(precursor)에 존재하는 탄소의 함량이 매우 클 경우 Tl-O 단일 층보다 Tl-O 이중 층 구조의 물질이 합성되며, 단일 상 합성을 위해 전조물질의 탄소 함량을 최소화시켜 합성해야 하며, 또한 탄소 함량이 적은 전조물질을 이용하더라도 약 3.5GPa(약 35000기압)의 고기압을 가할 수 있는 장치를 사용해야만 거의 단일 상을 합성할 수 있는 것으로 알려져 있다[A. Iyo, Y.Aizawa, Y. Tanaka, M. Tokumoto, K. Tokiwa, T. Watanabe and H. Ihara, "High-Pressure synthesis of TlBa2Can -1CunOy(n= 3 and 4) with Tc = 133.5 K( n = 3) and 127 K (n = 4)" Physica C 357-360, 324-328(2001)]. However, a superconductor having a composition of one Tl-O layer is not easier to synthesize a single phase compared to a superconductor having a composition of two Tl-O layers. Particularly in the case of Tl (Ba) -1223 phase and Tl (Ba) -1234 phase, the Tl-O double layer structure is more than the Tl-O single layer when the carbon content in the precursor used in the preparation of the specimen is very large. Materials are synthesized, and the synthesis should be done by minimizing the carbon content of the precursor material for single phase synthesis, and a device capable of applying a high pressure of about 3.5 GPa (about 35000 atm) even with a low carbon content precursor material. It is known that only a single phase can be synthesized [A. Iyo, Y. Aizawa, Y. Tanaka, M. Tokumoto, K. Tokiwa, T. Watanabe and H. Ihara, "High-Pressure synthesis of TlBa 2 Ca n -1 Cu n O y (n = 3 and 4) with T c = 133.5 K (n = 3) and 127 K (n = 4) "Physica C 357-360, 324-328 (2001)].

이에 비해 Tl(Sr)-1234 상 구성의 시편 합성은 단일 상 합성에 대해서는 아직 보고된 바가 거의 없으며, (Tl0 .5Pb0 .5)Sr1 .6Ba0 .4Ca3Cu4Oy 조성으로 1234 상 조성의 시편 합성 시도가 있었으나 1234 상 조성의 단일 상이 합성되지 못했음이 보고되어 있다[Nasser M. Hamdan, “The role of charge carrier concentration in Tl-1234" Physica B 284-288, 1093-1094(2000)].In comparison, Tl (Sr) -1234 specimen synthesis of the structure is still watching the bar virtually no for a single-phase synthesis (Tl 0 .5 Pb 0 .5) Sr 1 .6 Ba 0 .4 Ca 3 Cu 4 O y Attempts have been made to synthesize specimens of phase 1234 as a composition, but it has been reported that no single phase of phase 1234 was synthesized [Nasser M. Hamdan, “The role of charge carrier concentration in Tl-1234" Physica B 284-288, 1093-. 1094 (2000).

또한, 1234 상 조성인 (Tl0 .64Pb0 .2Bi0 .16)Sr2Ca3Cu4Oz 조성으로 시편을 합성하면 오히려 Tl-1223 상 조성의 초전도체가 매우 잘 합성됨이 알려져 있다[T, Kaneko, T. Wada, H. Yamauchi and S. Tanaka, "(Tl,Pb,Bi)Sr2Ca2Cu3Oz superconductors with zero resistance at 120 K" Appl. Phys. Lett. 56, 1281-1283(1990)] .In addition, the 1234 phase composition of (Tl 0 .64 Pb 0 .2 Bi 0 .16) Sr 2 Ca 3 Cu 4 O z composition when the composite specimen with a rather search Tl-1223 superconducting phase composition is very well-known synthesis of T, Kaneko, T. Wada, H. Yamauchi and S. Tanaka, “(Tl, Pb, Bi) Sr 2 Ca 2 Cu 3 O z superconductors with zero resistance at 120 K” Appl. Phys. Lett. 56, 1281-1283 (1990).

그리고, 1234 상 조성의 초전도체는 탈륨(Tl)계 외에도 탄소계(C-1234), 보론계(B-1234), 갈륨계(Ga-1234), 알루미늄계(Al-1234), 구리계(Cu-1234) 등이 알려져 있지만[E.Takayama-Muromachi, A.T.Mateev, M. Isobe, T. Kawashine and Y.Matsui, "High-pressure syntheses of series of high Tc-superconductors (Cu,X)Sr2Can -1CunOy(X=Ge, P, C, S)" Physica C 282-287,949-950(1997)], 이들은 모두 수 GPa의 고압 및 약 1100 ℃ 이상의 고온에서 합성되었으며, 상압하에서는 벌크 형태의 초전도체가 합성되지 않는 것으로 알려져 있다. 또한, 이들 1234 상 초전도체는 대부분 임계온도가 높은 것으로 알려져 있다. In addition to the thallium (Tl) -based superconductor, the superconductor of 1234 phase composition is carbon-based (C-1234), boron-based (B-1234), gallium-based (Ga-1234), aluminum-based (Al-1234), copper-based (Cu -1234) and the like (E. Takayama-Muromachi, ATMateev, M. Isobe, T. Kawashine and Y. Matsui, "High-pressure syntheses of series of high T c -superconductors (Cu, X) Sr 2 Ca n -1 Cu n O y (X = Ge, P, C, S) "Physica C 282-287,949-950 (1997)], all synthesized at high pressures of several GPa and at high temperatures above about 1100 ° C. It is known that the superconductor of is not synthesized. In addition, most of these 1234 phase superconductors are known to have a high critical temperature.

이에, 본 발명자는 만약 1234 상 구성의 단일 상이 통상의 압력하에서 합성되면, 대량 생산 등이 용이하여 상대적으로 경제성이 보장되고, 액체 질소 온도 이상의 초전도 임계온도 특성을 보일 것으로 예상되며, 다양한 분야에서의 효율적 이용 및 응용이 가능할 것으로 기대되어, 통상의 열처리 조건에서 1234 상 조성의 초전도체를 합성하기 위한 광범한 시도와 노력을 경주 한 결과, Tl 계의 경우 적합한 조성과 합성방법을 통해 거의 단일 상의 1234 상 초전도체 합성이 가능하며 임계온도도 100 K 이상이 됨을 확인하여 본 발명을 완성했다. Accordingly, the inventors of the present invention expect that if a single phase of 1234 phase composition is synthesized under a normal pressure, mass production and the like will be easy and relatively economical will be ensured, and superconducting critical temperature characteristics above the liquid nitrogen temperature will be expected. Expected to be efficient use and application, extensive efforts and efforts to synthesize a superconductor having a 1234 phase composition under the normal heat treatment conditions, Tl-based phase 1234 phase almost single phase through a suitable composition and synthesis method Superconductor synthesis is possible and the critical temperature is also confirmed that the 100 K or more completed the present invention.

따라서, 본 발명은 약 100 K 이상의 임계온도를 갖는 고온 초전도체 조성물과 상기 조성물로 이루어진 초전도체 분말 및 초전도체 벌크, 그리고 상기 초전도체 벌크를 상압에서 제조하는 방법을 각각 제공하는 것을 그 목적으로 한다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a high-temperature superconductor composition having a critical temperature of about 100 K or more, a superconductor powder and superconductor bulk made of the composition, and a method for producing the superconductor bulk at atmospheric pressure, respectively.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 초전도체 조성물은 화학식 Tl1-xMxA2-uDuCa3Cu4Oz 또는 Tl1-xMxA2Ca3-uDuCu4Oz 에서, 상기 M은 Pb 또는 Bi이고, 상기 x는 0.05 ≤ x < 0.5이고, 상기 A는 Sr과 Ba으로 구성되고, 상기 A를 이루는 Sr과 Ba의 원자 조성비(atomic ratio)인 Sr/Ba 비는 0.5 내지 1.5이고, 상기 D는 Mg, Ca 및 알카리 원소 중에서 선택된 적어도 한 원소이고, 상기 u는 0 < u ≤ 0.5이고, 상기 z은 10 < z < 12인 것으로 하여 1234 상의 층 구조를 갖거나,
화학식 Tl1-xMxA2Ca3Cu4Oz 에서, 상기 M은 Pb 이외에 Ti, Mn, Ge, Sn, V, Sb, Te, Ru 중에서 선택된 어느 한 원소가 상기 Pb와 치환되어 구성되고, 상기 Pb 이외의 원소가 상기 Pb와 치환되는 원자 조성비(atomic ratio)인 [치환되는 원소]/Pb 비는 0.3 내지 0.5이고, 상기 x는 0.05 ≤ x < 0.5이고, 상기 A는 Sr과 Ba으로 구성되고, 상기 A를 이루는 Sr과 Ba의 원자 조성비(atomic ratio)인 Sr/Ba 비는 0.5 내지 1.5이고, 상기 z은 10 < z < 12인 것으로 하여 1234 상의 층 구조를 갖거나,
화학식 Tl1-xMxA2Ca3Cu4Oz 에서, 상기 M은 In, Cr 및 알카리 원소 중에서 선택된 어느 한 원소이고, 상기 x는 0.05 ≤ x < 0.5이고, 상기 A는 Sr과 Ba으로 구성되고, 상기 A를 이루는 Sr과 Ba의 원자 조성비(atomic ratio)인 Sr/Ba 비는 0.5 내지 1.5이고, 상기 z은 10 < z < 12인 것으로 하여 1234 상의 층 구조를 갖는 것을 특징으로 한다.
그리고, 본 발명에 따른 초전도체 분말 및 초전도체 벌크는 각각 상기 초전도체 조성물로 이루어진 것을 특징으로 한다.
In order to achieve the above object, the superconductor composition according to the present invention is formula Tl 1-x M x A 2-u D u Ca 3 Cu 4 O z or Tl 1-x M x A 2 Ca 3-u D u Cu 4 In O z , M is Pb or Bi, x is 0.05 ≦ x <0.5, and A is composed of Sr and Ba, and Sr / Ba is an atomic ratio of Sr and Ba forming A. The ratio is 0.5 to 1.5, wherein D is at least one element selected from Mg, Ca, and alkali elements, u is 0 <u ≦ 0.5, and z is 10 <z <12 and has a layer structure of 1234. Or
In Formula Tl 1-x M x A 2 Ca 3 Cu 4 O z , M is an element selected from Ti, Mn, Ge, Sn, V, Sb, Te, Ru, in addition to Pb, and is substituted with Pb. And [substituted element] / Pb ratio, in which an elemental ratio other than Pb is substituted with Pb, is 0.3 to 0.5, x is 0.05 ≦ x <0.5, and A is Sr and Ba. Sr / Ba ratio, which is an atomic ratio of Sr and Ba constituting A, is 0.5 to 1.5, and z has a layer structure of 1234 on 10 <z <12, or
In Formula Tl 1-x M x A 2 Ca 3 Cu 4 O z , M is any one selected from In, Cr and alkali elements, x is 0.05 ≦ x <0.5, and A is Sr and Ba. The Sr / Ba ratio, which is the atomic ratio of Sr and Ba of A, is 0.5 to 1.5, and z is 10 <z <12, and has a layer structure of 1234.
In addition, the superconductor powder and the superconductor bulk according to the present invention are characterized in that each made of the superconductor composition.

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또한, 본 발명에 따른 초전도체 벌크의 제조방법은 A-Ca-Cu를 포함하는 산화물, A-D-Ca-Cu를 포함하는 산화물, M-A-Ca-Cu를 포함하는 산화물 및 M-A-D-Ca-Cu를 포함하는 산화물 중에서 선택된 어느 하나 이상의 물질로 전조분말을 만드는 제 1 단계와; 상기 제 1 단계에서 만들어진 전조분말에 Tl를 포함하는 산화물 및 M를 포함하는 산화물을 혼합하여 Tl-M-A-Ca-Cu-O 또는 Tl-M-A-D-Ca-Cu-O 구성의 초전도 전조분말을 합성하는 제 2 단계와; 상기 제 2 단계에서 합성된 초전도 전조분말을 일정 크기로 성형하는 제 3 단계와; 상기 제 3 단계에서 성형된 벌크를 상기 벌크와 반응하지 않는 재료로 둘러싸거나 밀봉하는 제 4 단계와; 상기 제 4 단계에서 상기 재료로 둘러싸거나 밀봉된 벌크를 850 내지 900 ℃ 온도 영역에서 상압으로 열처리하는 제 5 단계와; 상기 제 5 단계에서 열처리된 벌크를 상온으로 냉각시키는 제 6 단계를 포함하되, 상기 제 1 단계는, 조성원소 M, A, D, Ca 및 Cu 중에서 적어도 하나를 포함하는 질화물, 탄화물 또는 산화물을 출발물질로 하여 합성되는 A2-uDuCa3Cu4Oz, A2Ca3-uDuCu4Oz, MxA2-uDuCa3Cu4Oz 및 MxA2Ca3-uDuCu4Oz 중에서 어느 하나 이상을 선택하여 혼합하는 제 1-1 단계와; 상기 제 1-1 단계에서 혼합된 물질을 분쇄시 용기의 물질이 들어가지 않도록 구비된 유발에 넣어 수 마이크로 크기로 분쇄하여 분말로 만드는 제 1-2 단계와; 상기 제 1-2 단계에서 만들어진 분말에 에틸 알코올 및 아세톤을 포함한 휘발성 물질 중 어느 하나로 된 액체를 첨가하여 분말을 균질하게 혼합시키는 제 1-3 단계와; 상기 제 1-3 단계에서 첨가된 액체를 증발시키고 다시 분쇄하여 분말을 만든 다음 일정 크기로 성형하는 제 1-4 단계와; 상기 제 1-4 단계에서 성형된 벌크를 튜브형 전기로를 이용하여 800 내지 900 ℃ 온도 영역에서 상압으로 공기 중 또는 산소분위기에서 15 내지 40 시간 열처리하는 제 1-5 단계와; 상기 제 1-5 단계에서 열처리된 벌크를 상온으로 냉각시키는 제 1-6 단계와; 상기 제 1-6 단계에서 냉각된 벌크를 다시 분쇄하여 전조분말을 만드는 제 1-7 단계를 포함하여 구성되고, 상기 제 2 단계에서 상기 Tl-M-A-Ca-Cu-O 및 상기 Tl-M-A-D-Ca-Cu-O 는 Tl1-xMxA2-uDuCa3Cu4Oz 또는 Tl1-xMxA2Ca3-uDuCu4Oz 로 표현되고, 상기 M은 Pb, Bi, In, Cr, Ti, Mn, Ge, Sn, V, Sb, Te, Ru 및 알카리 원소 중에서 선택된 적어도 한 원소이고, 상기 A는 Sr과 Ba으로 구성되고, 상기 D는 Mg, Ca 및 알카리 원소 중에서 선택된 적어도 한 원소이고, 상기 x는 0.05 ≤ x < 0.5이고, 상기 u는 0 < u ≤ 0.5이고, 상기 z은 10 < z < 12인 것을 특징으로 한다.In addition, the method for producing a superconductor bulk according to the present invention comprises an oxide comprising A-Ca-Cu, an oxide comprising AD-Ca-Cu, an oxide comprising MA-Ca-Cu and MAD-Ca-Cu A first step of making a precursor powder from at least one material selected from oxides; Synthesizing superconducting precursor powder of Tl-MA-Ca-Cu-O or Tl-MAD-Ca-Cu-O composition by mixing the oxide containing Tl and the oxide containing M to the precursor powder produced in the first step A second step; A third step of molding the superconducting precursor powder synthesized in the second step into a predetermined size; A fourth step of surrounding or sealing the bulk formed in the third step with a material which does not react with the bulk; A fifth step of heat-treating the bulk enclosed or sealed with the material in the fourth step at atmospheric pressure in a temperature range of 850 to 900 ° C .; And a sixth step of cooling the bulk heat-treated in the fifth step to room temperature, wherein the first step starts with nitride, carbide or oxide comprising at least one of composition elements M, A, D, Ca and Cu. A 2-u D u Ca 3 Cu 4 O z , A 2 Ca 3-u D u Cu 4 O z , M x A 2-u D u Ca 3 Cu 4 O z and M x A 2 A step 1-1 of selecting and mixing any one or more of Ca 3-u D u Cu 4 O z ; A first 1-2 step of pulverizing the mixed material in the step 1-1 into powders so as not to enter the material of the container to grind into several micro-sized powders; A first to third step of homogeneously mixing the powder by adding a liquid made of any one of volatile substances including ethyl alcohol and acetone to the powder produced in the first and second steps; A first to fourth steps of evaporating and pulverizing the liquid added in the first to third steps to form a powder and then molding the powder to a predetermined size; A first to fifth step of heat-treating the bulk formed in the first to fourth steps in an air or oxygen atmosphere at atmospheric pressure in a temperature range of 800 to 900 ° C. for 15 to 40 hours using a tubular electric furnace; 1-6 step of cooling the bulk heat-treated in the step 1-5 to room temperature; It comprises a first to seventh step to form a precursor powder by re-pulverizing the bulk cooled in the first to sixth step, in the second step the Tl-MA-Ca-Cu-O and the Tl-MAD- Ca-Cu-O is represented by Tl 1-x M x A 2-u D u Ca 3 Cu 4 O z or Tl 1-x M x A 2 Ca 3-u D u Cu 4 O z , wherein M is Pb, Bi, In, Cr, Ti, Mn, Ge, Sn, V, Sb, Te, Ru and at least one element selected from alkali elements, A is composed of Sr and Ba, D is Mg, Ca and At least one element selected from alkali elements, x is 0.05 ≦ x <0.5, u is 0 <u ≦ 0.5, and z is 10 <z <12.

본 발명에 따른 초전도체 조성물 및 분말은 액체 질소 온도 77 K 보다 높은 약 100 K 이상의 임계온도 특성을 보임으로써, 값싼 냉매인 액체 질소를 이용하여 작동되거나, 액체 질소 온도 이상의 온도에서도 작동되는 벌크 초전도체, 초전도 박막, 그리고 초전도 선재 등의 제조 및 응용에 매우 유용하게 활용될 수 있다.The superconductor composition and powder according to the present invention exhibits a critical temperature characteristic of about 100 K or more higher than the liquid nitrogen temperature of 77 K, so that the superconductor and superconductor are operated using liquid nitrogen which is a cheap refrigerant, or operate at a temperature above the liquid nitrogen temperature. It can be very useful for manufacturing and application of thin films and superconducting wires.

또한, 종래 고압 하에서만 가능했던 1234 형 구조를 본 발명에 따른 원소치환 및 합성방법에 의하여 상압에서도 1234 형 구조 그것도 단일 상으로 합성이 가능하게 됨으로써, 경제적으로 고온 초전도체 벌크(재료)를 얼마든지 합성할 수 있는 장점이 있다.In addition, it is possible to synthesize a 1234-type structure, which was possible only under a high pressure, in a single phase even at normal pressure by the element substitution and synthesis method according to the present invention, thereby economically synthesizing a high temperature superconductor bulk (material). There is an advantage to this.

그리고, 본 발명에 따른 합성의 용이성으로 인해 초전도 특성의 이해, 물성향상연구 및 새로운 초전도체의 개발에 유용하게 활용될 수 있다. In addition, due to the ease of synthesis according to the present invention it can be usefully used for the understanding of superconducting properties, physical property improvement studies and the development of new superconductors.

나아가, 본 발명에 따른 초전도체(조성물, 분말, 벌크, 이하 동일)는 여타 Y 계 또는 Bi 계 초전도체에 비해 매우 짧은 시간의 최종 열처리로 고온 초전도체가 합성되는 장점이 있어 제조시간의 단축은 물론, 열처리시 초전도 특성이 Y 계 또는 Bi 계 초전도체에 비해 상대적으로 잘 변하지 않는 안정한 특성을 보이므로 내구성이 요구되는 초전도 부품 개발에도 유용하게 활용될 수 있다.Furthermore, the superconductor (composition, powder, bulk, hereinafter the same) according to the present invention has the advantage that the high-temperature superconductor is synthesized by the final heat treatment in a very short time compared to other Y-based or Bi-based superconductor shortening the manufacturing time, as well as heat treatment Since the superconductivity of the city is stable compared to the Y-based or Bi-based superconductor, it can be usefully used for developing superconducting parts requiring durability.

마지막으로, 본 발명에 따른 초전도체 벌크의 제조방법은 합성과정에서 Tl의 일부를 M 원소로 치환함으로써 휘발성이 크고 희귀한 원소인 Tl 사용량을 줄일 수 있고 합성시 Tl의 증발을 최소화시키는 방법을 사용함으로써, Tl의 원재료 확보와 안정성과 관련된 문제점도 해결한 효과가 있다.Finally, the method for manufacturing a superconductor bulk according to the present invention can reduce the amount of Tl which is a volatile and rare element by substituting a part of Tl with M element in the synthesis process and by minimizing the evaporation of Tl during synthesis. In addition, the problems related to securing and stability of raw materials of Tl have also been solved.

이하, 첨부된 도면을 참조하며 다양한 실시 예를 통해 본 발명을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 단, 이들 실시 예는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것 이므로, 본 발명의 권리범위가 이들 실시 예에 국한되지는 않는다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings. However, since these embodiments are intended to specifically describe the present invention, the scope of the present invention is not limited to these embodiments.

본 발명의 제조방법에 따른 최종 소결체(벌크)의 모양은 임의의 형태가 될 수 있지만 cm2 당 약 4톤의 압력을 가하여 직경 13mm, 두께 약 3mm의 알약 형태의 시편으로 만들었으며, 열처리 후 시편은 상온으로 급냉되었다. 급냉된 시편은 다시 직육면체 형태로 절단되고 일부는 분말 형태로 분쇄되어 물성이 측정되었다.The final sintered body (bulk) according to the manufacturing method of the present invention may be in any shape, but by applying a pressure of about 4 tons per cm 2 made into a tablet form of a specimen of diameter 13mm, thickness 3mm, the specimen after heat treatment Was quenched to room temperature. The quenched specimen was cut back into a cuboid shape and partly pulverized into a powder to measure physical properties.

시편의 구조는 X-선 회절분석기(Bruker D5005)와 CuKα선을 이용하여 측정되었고, 시편의 비저항은 4 단자 접전법(4-point probe method)으로 10 mA의 전류를 흘려 측정되었고, 시편의 온도는 헬륨가스 냉동기(CTI-22 Cryodyne Refrigerator)와 온도조절기(LakeShore 330)를 이용해 조절되었으며, 시편의 온도는 시편과 동등 위치에 설치된 Si-다이오드 온도계로 측정되었다. ac 자화률은 Hartshorn 형 브릿지를 이용하여 150 Hz 및 1 Oe 교류 장을 이용하여 측정되었다. The structure of the specimen was measured using an X-ray diffractometer (Bruker D5005) and CuKα rays, and the resistivity of the specimen was measured by applying a current of 10 mA using the 4-point probe method and the temperature of the specimen. The temperature was controlled using a helium gas refrigerator (CTI-22 Cryodyne Refrigerator) and a temperature controller (LakeShore 330), and the temperature of the specimen was measured by a Si-diode thermometer installed at the same position as the specimen. ac susceptibility was measured using a Hartshorn type bridge using a 150 Hz and 1 Oe alternating field.

<초전도체 조성물에 관한 <Regarding Superconductor Composition 실시예Example > >

우선, 본 발명에 따른 초전도체 조성물은 다음 화학식 1 또는 화학식 2와 같은 조성식을 갖는다.First, the superconductor composition according to the present invention has a composition formula such as the following formula (1) or (2).

[화학식 1][Formula 1]

Tl1 - xMxA2 - uDuCa3Cu4Oz Tl 1 - x M x A 2 - u D u Ca 3 Cu 4 O z

[화학식 2][Formula 2]

Tl1 - xMxA2Ca3 - uDuCu4Oz Tl 1 - x M x A 2 Ca 3 - u D u Cu 4 O z

상기 화학식 1, 2에서 M은 Pb, Bi, In, Cr, Ti, Mn, Ge, Sn, V, Sb, Te, Ru 및 알카리 원소 중에서 선택된 적어도 한 원소이고, x는 0.05 ≤ x < 0.5이고, A는 Sr과 Ba로 구성되고, D는 Mg, Ca 및 알카리 원소 중에서 선택된 적어도 한 원소이고, u는 0 ≤ u ≤ 0.5이다.In Formulas 1 and 2, M is at least one element selected from Pb, Bi, In, Cr, Ti, Mn, Ge, Sn, V, Sb, Te, Ru, and alkali elements, x is 0.05 ≦ x <0.5, A is composed of Sr and Ba, D is at least one element selected from Mg, Ca and alkali elements, and u is 0 ≦ u ≦ 0.5.

따라서, 상기 화학식 1, 2에서 M과 D는 각각 상기 나열된 원소들 중에서 하나 또는 둘 이상이 선택되어 조성비를 나누어 구성될 수 있고, 상기 화학식 2는 상기 화학식 1에서 D가 A 대신 Ca와 치환된 것으로, u=0이면 두 화학식은 같게 된다. Accordingly, M and D in Formulas 1 and 2 may be selected by dividing the composition ratio by selecting one or two or more of the elements listed above, and in Formula 2, D is substituted with Ca instead of A in Formula 1 If u = 0, the two formulas are the same.

여기서, 상기 A를 이루는 Sr과 Ba의 원자 조성비(atomic ratio)인 Sr/Ba 비는 0.33 내지 1.66인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 0.5 내지 1.5이다.Here, the Sr / Ba ratio, which is the atomic ratio of Sr and Ba of A, is preferably 0.33 to 1.66, more preferably 0.5 to 1.5.

또한, 상기 M은 적어도 Pb 또는 Bi를 포함하는 것이 바람직하나, 상기 M이 Pb일 경우엔 Pb 이외에 Bi, Ti, Mn, Ge, Sn, V, Sb, Te, Ru 중에서 선택된 어느 한 원소가 상기 Pb와 치환되어 구성되고, 상기 Pb 이외의 원소가 상기 Pb와 치환되는 원자 조성비(atomic ratio)인 [치환되는 원소]/Pb 비는 0.3 내지 0.5인 것이 더욱 바람직하다.In addition, the M preferably includes at least Pb or Bi, but when the M is Pb, any one element selected from Bi, Ti, Mn, Ge, Sn, V, Sb, Te, and Ru, in addition to Pb, may be used. It is more preferable that [substituted element] / Pb ratio which is comprised by substituting and which is an atomic ratio whose element other than said Pb is substituted with said Pb is 0.3-0.5.

물론, 상기 M이 Pb, Bi, In, Cr 및 알카리 원소 중에서 선택된 어느 한 원소일 수도 있다.Of course, the M may be any element selected from Pb, Bi, In, Cr and alkali elements.

그리고, 상기 z은 10 < z < 12인 것 또는 11±δ(0 < δ < 1)인 것이 바람직하다.And z is preferably 10 <z <12 or 11 ± δ (0 <δ <1).

나아가, 상기 x는 0.2 내지 0.3이고, 상기 조성물은 1234 단일상 층 구조를 갖는 것이 바람직하다.Furthermore, x is 0.2 to 0.3, and the composition preferably has a 1234 single phase layer structure.

상기 다양한 초전도체 조성물의 실시 예들은 하기와 같은 구체적인 실시 예에 기초한다.Embodiments of the various superconductor compositions are based on the following specific embodiments.

<초전도체 조성물에 관한 구체적 <Specific Regarding Superconductor Composition 실시예Example 1>  1>

이는 상기 화학식 1 또는 화학식 2에서 M = Pb, Sr/Ba 비 = 1, x = 0.3, u = 0인 경우로 하기 화학식 3으로 표현된다.It is represented by Formula 1 or Formula 2 M = Pb, In the case of Sr / Ba ratio = 1, x = 0.3, u = 0, it is represented by following formula (3).

[화학식 3][Formula 3]

Tl0 .7Pb0 .3SrBaCa3Cu4OZ Tl 0 .7 Pb 0 .3 SrBaCa 3 Cu 4 O Z

상기 화학식 3으로 표현되는 초전도체 조성물은, X-선 회절 분석 결과, 도 1과 같이, 1234 상의 층 구조가 거의 단일 상으로 형성됨을 확인할 수 있었다.In the superconductor composition represented by Chemical Formula 3, as a result of X-ray diffraction analysis, as shown in FIG. 1, it was confirmed that the layer structure of the 1234 phase was formed almost as a single phase.

또한, ac 자화률 특성 곡선인 도 2에 따르면, 본 실시예에 의한 초전도체 조성물은 명백히 반자성 특성을 보이며, 열처리 전 시편의 결과로부터 분석된 임계온도는 약 107.4 K 인데, 이 값은 비저항으로 측정된 Tc(R=0) = 102.2 K 와 Tc(onset) = 107.7 K 값과 비교해 보면 Tc(onset) 값과 거의 일치하며, 이는 다른 시편의 측정에서도 관측되었다. 그러므로 Tc(onset)가 시편의 최고 임계온도가 될 수 있음을 알 수 있었다.In addition, according to FIG. 2, which is an ac susceptibility characteristic curve, the superconductor composition according to the present example exhibits clearly diamagnetic properties, and the critical temperature analyzed from the result of the specimen before heat treatment is about 107.4 K, which is measured as a specific resistance. Compared with the values of T c (R = 0) = 102.2 K and T c (onset) = 107.7 K, these values are almost identical to those of T c (onset), which were observed in other specimen measurements. Therefore, it was found that T c (onset) could be the highest critical temperature of the specimen.

특히, 도 2는 처음 시편을 합성한 후 순차적으로 300 ℃ 에서 약 1 기압의 산소 분위기에서 12 시간, 약 1 기압의 질소 분위기에서 300 ℃와 400 ℃에서 각각 6 시간 열처리 후 측정된 ac 자화률 측정 결과를 보여 주는 것인데(ac 자화률 측정은 각 열처리 후 매번 액체 질소 온도로 급냉 후 측정되었음), 이를 통하여 본 실시예에 의한 초전도체 조성물은 이들 산소 및 질소 분위기 열처리 때 그 특성이 거의 변화되지 않았음을 알 수 있었다.In particular, Figure 2 shows the ac susceptibility measured after the first heat-treatment of the specimen in order to sequentially heat treatment at 300 ℃ and 400 ℃ for 12 hours in an oxygen atmosphere of about 1 atmosphere at 300 ℃, respectively for 6 hours The results of the measurement (ac susceptibility measurements were measured after quenching to liquid nitrogen temperature after each heat treatment), through which the superconductor composition according to the present embodiment almost did not change the characteristics of these oxygen and nitrogen atmosphere heat treatment And it was found.

그 결과, 본 실시예에 의한 초전도체 조성물은 같은 온도영역에서 산소 및 질소 분위기로 열처리하면 산소량이 변화되거나 초전도 상의 변화로 인해 초전도 특성이 쉽게 변하는 Y계나 Bi계 [H.K.Lee, K. Park and D.H.Ha, " Effect of temperature and atmosphere on stability of high-Tc phases in Bi-Pb-Sr-Ca-Cu-O superconductors" J. Appl. Phys. 70, 2764-2767(1991)] 시편 등에 비해 상대적으로 매우 안정한 특성을 보인다는 것을 최초로 확인하였다. As a result, the superconductor composition according to the present embodiment is Y-based or Bi-based [HKLee, K. Park and DHHa, " Effect of temperature and atmosphere on stability of high-T c phases in Bi-Pb-Sr-Ca-Cu-O superconductors "J. Appl. Phys. 70, 2764-2767 (1991)] It was confirmed for the first time that the relatively stable characteristics compared to the specimen.

<초전도체 조성물에 관한 구체적 <Specific Regarding Superconductor Composition 실시예Example 2>  2>

이는 상기 화학식 1 또는 화학식 2에서 M = Pb, x = 0.2, u = 0, y = 0.4 ~ 2.0인 경우로 하기 화학식 4로 표현된다.This is represented by the following formula (4) in the case of M = Pb, x = 0.2, u = 0, y = 0.4 to 2.0 in the formula (1) or formula (2).

[화학식 4][Formula 4]

Tl0 .8Pb0 .2Sr2 - yBayCa3Cu4OZ (y = 0.4 ~ 2.0) Tl 0 .8 Pb 0 .2 Sr 2 - y Ba y Ca 3 Cu 4 O Z (y = 0.4 ~ 2.0)

도 3은 상기 화학식 4로 표현되는 초전도체 조성물을 y 값을 0.4 ~ 2.0에서 바꾸어 가며 측정된 X-선 회절 무늬를 나타낸다. FIG. 3 shows the X-ray diffraction pattern of the superconductor composition represented by Chemical Formula 4 by changing y values from 0.4 to 2.0.

도 3의 y = 0.4 시편에서 관측된 회절 피크들은 종래의 Tl-1223 상의 회절 피크가 주된 회절 피크로 관측되고 약간의 불순물이 관측되고 있다. 밀러지수 매김이 된 Tl-1223 상의 피크를 이용해, 최소자승법으로 계산된 이 시편의 격자상수는 a = 3.812(1)Å, c = 15.368(8)Å 이었다[여기서 ()안의 숫자는 마지막 자리의 오차를 나타냄, 이하 동일]. Y = 0.4 in FIG. 3 The diffraction peaks observed in the specimens were observed as the main diffraction peaks of the conventional diffraction peaks on Tl-1223 and some impurities were observed. Using the peaks of the Miller-indexed Tl-1223 phase, the lattice constant of the specimen calculated by the least squares method was a = 3.812 (1) Å, c = 15.368 (8) Å [where the number in () is the last digit. Error, same below].

또한, y = 1.0 시편에서 관측되는 회절 피크들은 Tl-1234 상으로 밀러지수 매김되었으며, 최소자승법으로 계산된 격자상수는 a = 3.827(1) Å, c = 18.66(2)Å 이었다. In addition, the diffraction peaks observed in y = 1.0 specimens were mirrored on Tl-1234, and the lattice constants calculated by the least-squares method were a = 3.827 (1) Å and c = 18.66 (2) Å.

1223 상과 1234 상의 구분은, 도 3에 나타나 있는 바와 같이, 밀러지수 매김의 차이로 명확하지만 간단하게는 1223 상의 001(밀러지수, 이하 동일) 피크는 2Θ = 5.8°에서 관측되는 반면 1234 상의 경우는 001 피크가 2Θ = 4.8°에서 관측되는 차이로 구분할 수 있다. The distinction between the 1223 phase and the 1234 phase is evident in FIG. 3, but is simply due to the difference in Miller Index pacing, while the 001 (Miller Index, below) peak on the 1223 phase is observed at 2Θ = 5.8 °, whereas for the 1234 phase Can be distinguished by the difference that the 001 peak is observed at 2Θ = 4.8 °.

따라서, 도 3의 결과는 일정량의 Pb를 치환한 (Tl,Pb)-1234 의 명목구성으로 상기에서 언급된 방법으로 시편을 합성하면 Ba의 치환량 y 값이 0.75 이하에서는 주로 1223 상이 형성되는 반면 Ba의 치환량이 0.8 이상이 되면 1234이 형성되기 시작하며 Ba의 치환량이 1.5까지 주로 1234 상이 잘 형성됨을 보여 준다. Therefore, the result of FIG. 3 is a nominal configuration of (Tl, Pb) -1234 substituted with a certain amount of Pb, and when the specimen is synthesized by the above-mentioned method, the Ba y value of Ba is less than 0.75, whereas mainly 1223 phase is formed. When the substitution amount of 0.8 or more, 1234 starts to form, and the substitution amount of Ba mainly shows that the 1234 phase is well formed up to 1.5.

그러나, Ba의 치환량이 2.0이 되어 Sr이 없으며 1234 상이 거의 형성되지 않음을 보여준다.However, the Ba substitution amount is 2.0, indicating that there is no Sr and that 1234 phase is hardly formed.

결국, 도 3은 본 발명에 따른 방법으로 시편을 열처리하여 합성하면 상압하에서도 1234 상이 형성될 수 있음을 보여주며, 1234 상의 형성은 Ba의 치환량 또는 Sr 과 Ba의 비율을 적절하게 조절하는 것이 중요함을 지시해 준다.As a result, Figure 3 shows that when the specimen is heat-treated and synthesized by the method according to the present invention, 1234 phase can be formed under normal pressure, and the formation of the 1234 phase is important to appropriately control the substitution amount of Ba or the ratio of Sr and Ba. Instruct

도 4는 도 3에 나타나 있는 Tl0 .8Pb0 .2Sr2 - yBayCa3Cu4Oz 시편들의 대표적인 비저항 특성을 보여 준다. 이 결과는 Pb가 치환된 1234 상의 시편들은 모두 초전도 천이 특성을 보이며, 정상상태에서는 금속적인 온도의존성을 보이며, 초전도 저항이 0이 되는 임계온도 Tc (R = 0)는 y = 0.8, 1.0, 1.25 및 1.5의 경우 각각 99. 6 K, 101.2 K, 98.7 K 및 102.1 K이며, 초전도 천이가 시작되는 온도 Tc(onset)는 y = 0.8, 1.0, 1.25 및 1.5 의 경우 각각 104.2 K, 105.8 K, 102.5 K 및 107.5 K 였다. 여기서, y = 1.5의 경우 약간의 불순물이 관측되나 1234 상이 주된 구성인 상태에서 임계온도가 비교적 높게 관측되었다. 4 is Tl 0 .8 Pb 0 .2 Sr 2 shown in Figure 3 - shows the y Ba y Ca 3 Cu 4 O z typical specific resistance characteristics of the specimen. This result shows that all the specimens on 1234 on which Pb is substituted show the superconducting transition, the metal temperature dependence in the steady state, and the critical temperature T c at which the superconducting resistance becomes zero. (R = 0) is 99. 6 K, 101.2 K, 98.7 K and 102.1 K for y = 0.8, 1.0, 1.25 and 1.5, respectively, and the temperature T c (onset) at which the superconducting transition begins is y = 0.8, 1.0 , 1.25 and 1.5 were 104.2 K, 105.8 K, 102.5 K and 107.5 K, respectively. In the case of y = 1.5, some impurities were observed, but the critical temperature was relatively high in the state where 1234 phase was the main component.

<초전도체 조성물에 관한 구체적 <Specific Regarding Superconductor Composition 실시예Example 3>  3>

이는 상기 화학식 1 또는 화학식 2에서 M = Bi, x = 0.2, u = 0, y = 0.4 ~ 1.5인 경우로 하기 화학식 5로 표현된다.This is represented by the following formula (5) in the case of M = Bi, x = 0.2, u = 0, y = 0.4 to 1.5 in the formula (1) or formula (2).

[화학식 5][Formula 5]

Tl0 .8Bi0 .2Sr2 - yBayCa3Cu4OZ (y = 0.4 ~ 1.5) Tl 0 .8 Bi 0 .2 Sr 2 - y Ba y Ca 3 Cu 4 O Z (y = 0.4 ~ 1.5)

도 5는 상기 화학식 5로 표현되는 초전도체 조성물을 y 값을 0.4 ~ 1.5에서 바꾸어 가며 측정된 X-선 회절 무늬를 나타낸다. FIG. 5 shows the X-ray diffraction pattern of the superconductor composition represented by Chemical Formula 5 by changing y values from 0.4 to 1.5.

도 5를 살펴보면, Bi를 치환시킨 경우도 Pb를 치환했을 때와 매우 비슷하게 Ba의 치환량에 따라 상 형성 특성이 변화됨을 보여주며, 이 경우는 y = 0.75 이상일 때 1234 상이 형성됨을 보여 주며, y = 0.8 ~ 1.25 영역에서는 거의 단일 상이 형성되고, y = 1.5에서도 1234 상이 주된 상으로 형성됨을 보여준다. Referring to FIG. 5, it is shown that even in the case of substituting Bi, phase formation characteristics change according to Ba substitution amount very similarly to Pb substitution, and in this case, 1234 phase is formed when y = 0.75 or more, and y = It is shown that almost single phase is formed in the 0.8 ~ 1.25 region, and 1234 phase is formed as the main phase even at y = 1.5.

따라서, 도 5는 Ba의 치환량이 1234 상의 형성에 매우 중요함을 보여 주며, Ba의 치환량이 일정수준 이하거나 너무 많으면 상의 형성이 용이하지 않음을 지시해 준다. Therefore, FIG. 5 shows that the substitution amount of Ba is very important for the formation of the 1234 phase, and indicates that the formation of the phase is not easy if the substitution amount of Ba is less than or equal to a certain level.

도 6은 도 5에 나타나 있는 Tl0 .8Bi0 .2Sr2 - yBayCa3Cu4Oz 시편들의 대표적인 비저항 특성을 보여 준다. 이 결과는 Pb가 치환된 경우와 유사하며, Tc (R = 0)는 y = 0.8, 1.0, 1.25 및 1.5의 경우 각각 103.9 K, 107.3 K, 104.4 k 및 103.8 K 이며, Tc(onset)는 y = 0.8, 1.0, 1.2 및 1.5의 경우 각각 112. 5 K, 114.2 K, 112.1 K 및 110.0 K 이다. 6 is Tl 0 .8 Bi 0 .2 Sr 2 shown in Fig. 5 shows the y Ba y Ca 3 Cu 4 O z typical specific resistance characteristics of the specimen. This result is similar to the case where Pb is substituted, T c (R = 0) is 103.9 K, 107.3 K, 104.4 k and 103.8 K for y = 0.8, 1.0, 1.25 and 1.5, and T c (onset) is 112 for y = 0.8, 1.0, 1.2 and 1.5, respectively. 5 K, 114.2 K, 112.1 K and 110.0 K.

따라서, 상기 비저항 측정결과는 Pb 및 Bi가 치환된 1234 상의 시편들은 임계온도가 모두 약 100 K 이상임을 보여주며, Sr/Ba의 비가 약 1 일 때 Tc (R = 0) 및 Tc(onset) 값이 비교적 높게 관측됨을 알 수 있다. Therefore, the results of the resistivity measurement show that the specimens on 1234 with Pb and Bi substituted all have a critical temperature of about 100 K or more, and when the ratio of Sr / Ba is about 1, T c It can be seen that the (R = 0) and T c (onset) values are observed relatively high.

<초전도체 조성물에 관한 구체적 <Specific Regarding Superconductor Composition 실시예Example 4>  4>

이는 상기 화학식 1 또는 화학식 2에서 M = Pb, Sr/Ba 비 = 1, x = 0 ~ 0.5, u = 0인 경우로 하기 화학식 6으로 표현된다.It is represented by Formula 1 or Formula 2 M = Pb, Sr / Ba ratio = 1, x = 0 to 0.5, u = 0 is represented by the following formula (6).

[화학식 6][Formula 6]

Tl1 - xPbxSrBaCa3Cu4OZ (x = 0 ~ 0.5)Tl 1 - x Pb x SrBaCa 3 Cu 4 O Z (x = 0 ~ 0.5)

도 7은 상기 화학식 6으로 표현되는 초전도체 조성물을 x 값을 0 ~ 0.5에서 바꾸어 가며 측정된 X-선 회절 무늬를 나타낸다. FIG. 7 shows the X-ray diffraction pattern of the superconductor composition represented by Chemical Formula 6 by changing the x value from 0 to 0.5.

도 7의 결과는 Pb가 치환되지 않은 시편(x = 0)의 경우도 Tl-1223 상뿐 아니라 Tl-1234 상이 일부 형성되고 있음을 보여준다. 참고로 이 두 상이 공존하는 특성은 열처리 시간을 추가적으로 변화시켜 실험한 경우에도 큰 변화가 없었다, The results of FIG. 7 show that the Tl-1223 phase as well as the Tl-1223 phase are partially formed in the Pb-substituted specimen (x = 0). For reference, the coexistence of these two phases did not change significantly even when the experiment was performed by additionally changing the heat treatment time.

그런데 Pb의 치환량 x가 0.05 이상이면 같은 실험조건에서 x = 0인 시편에 비해 1223 상은 감소하고 주로 1234 상이 관측됨을 보여준다. However, if the substitution amount x of Pb is 0.05 or more, the 1223 phase is decreased and mainly 1234 phase is observed compared to the specimen with x = 0 under the same experimental conditions.

x = 0.5인 경우는 약간의 불순물이 생성되나 1234 상이 주된 조성물질임을 보여 준다. 이 결과는 Sr과 Ba의 조성비가 일정할 경우 Pb의 치환으로 1234 상 형성이 용이해 짐을 나타낸다. If x = 0.5, some impurities are produced but shows that the 1234 phase is the predominant composition. This result indicates that the formation of phase 1234 is facilitated by the substitution of Pb when the composition ratio of Sr and Ba is constant.

또한, 도 7의 x = 0인 시편의 X-선 회절 무늬와 도 5의 결과를 비교해 보면, 명백히 적당량의 Pb 뿐 아니라 Bi의 치환도 1234 상의 형성에 기여함을 알 수 있다. In addition, when comparing the X-ray diffraction pattern of the specimen of x = 0 of Figure 7 and the results of Figure 5, it can be seen that not only an appropriate amount of Pb but also the substitution of Bi contributes to the formation on 1234.

한편, 도 7에서 x = 0인 시편의 X-선 회절 무늬는 Pb 또는 Bi가 치환되지 않았음에도 1234 상이 일부 형성됨에 비해 Pb 및 Bi가 각각 치환된 도 3 및 도 5에서 관측된 X-선 회절 무늬에서 Ba의 치환량 y 값이 y = 0.75 미만인 경우 주로 Tl-1223 상이 형성됨과 비교하면 Ba의 치환량 또는 Sr 과 Ba의 적합한 조성비도 1234 상 형성에 매우 중요한 역할을 함을 다시 확인할 수 있었다. On the other hand, the X-ray diffraction pattern of the specimen of x = 0 in Figure 7 X-ray diffraction observed in Figures 3 and 5 where Pb and Bi is substituted, compared to the partial formation of 1234 phase, even though Pb or Bi is not substituted When the substitution y value of Ba in the pattern is less than y = 0.75, the substitution amount of Ba or the appropriate composition ratio of Sr and Ba also plays a very important role in the formation of phase 1234 as compared with the formation of mainly Tl-1223 phase.

도 8은 도 7에 나타난 시편의 비저항 특성을 나타낸다. Tc(R=0) 값은 Pb가 치환되지 않은 경우에 비해 Pb 치환량이 증가 됨에 따라 약 7 K 까지 증가 됨을 보여주며, Pb가 치환된 시편의 Tc(R=0) 값은 모두 100 K 이상의 임계온도를 보였다.FIG. 8 shows the resistivity of the specimen shown in FIG. 7. The value of T c (R = 0) is increased to about 7 K as the amount of Pb substitution increases compared to the case where Pb is not substituted, and the values of T c (R = 0) of all Pb-substituted specimens are 100 K. The critical temperature was shown above.

<초전도체 조성물에 관한 구체적 <Specific Regarding Superconductor Composition 실시예Example 5>  5>

도 9는 여러 가지 조성을 갖는 초전도체들의 X-선 회절 무늬를 나타낸다. 도 9의 (a)는 상기 화학식 1에서 M = In, Sr/Ba 비 = 1, x = 0.2, u = 0인 경우이고, 도 9의 (b)는 상기 화학식 1에서 M = Cr, Sr/Ba 비 = 0.6, x = 0.2, u = 0인 경우이고, 도 9의 (c)는 상기 화학식 1에서 M이 알카리 원소인 경우로 M = Rb, Sr/Ba 비 = 1, x = 0.2, u = 0인 경우이고, 도 9의 (d)는 상기 화학식 1 에서 M = Pb, Sr/Ba 비 = 0.9, x = 0.2, D = K, u = 0.1인 경우이고, 도 9의 (e)는 상기 화학식 1에서 M = Pb, Sr/Ba 비 = 0.5, x = 0.2, D = Mg, u = 0.5인 경우이고, 도 9의 (f)는 상기 화학식 2에서 M = Pb, Sr/Ba 비 = 1, x = 0.3, D = Mg, u = 0.2인 경우로서, 이들은 모두 거의 단일상의 1234 상 X-선 회절 무늬를 보여준다. 이들 시편의 비저항 특성 측정 결과는 도 10에 나타나 있으며, Tc (R = 0)는 (a), (b), (c), (d), (e) 및 (f)의 경우 각각 105.3 K, 90.3 K, 100.8 K, 101.6 K, 105.5 K 및 101.9 K 이며, Tc(onset)는 (a), (b), (c), (d) (e) 및 (f)의 경우 각각 108.8 K, 102.0 K, 107.8 K, 104.3 K, 109.0 K 및 107. 0 K 이다. 9 shows X-ray diffraction patterns of superconductors having various compositions. 9 (a) is a case where M = In, Sr / Ba ratio = 1, x = 0.2, u = 0 in the formula (1), Figure 9 (b) is M = Cr, Sr / in the formula (1) In the case of Ba ratio = 0.6, x = 0.2, u = 0, Figure 9 (c) is a case in which M is an alkali element in the formula (1) M = Rb, Sr / Ba ratio = 1, x = 0.2, u = 0, and Figure 9 (d) is a case in which M = Pb, Sr / Ba ratio = 0.9, x = 0.2, D = K, u = 0.1 in the formula (1), Figure 9 (e) In Formula 1, M = Pb, Sr / Ba ratio = 0.5, x = 0.2, D = Mg, u = 0.5, and FIG. 9 (f) shows M = Pb, Sr / Ba ratio = In the case of 1, x = 0.3, D = Mg, u = 0.2, they all show nearly single phase 1234 phase X-ray diffraction patterns. The results of measurement of the resistivity of these specimens are shown in FIG. 10, where T c (R = 0) is 105.3 K for (a), (b), (c), (d), (e) and (f), respectively. , 90.3 K, 100.8 K, 101.6 K, 105.5 K, and 101.9 K, and T c (onset) is 108.8 K for (a), (b), (c), (d) (e), and (f), respectively. , 102.0 K, 107.8 K, 104.3 K, 109.0 K and 100.7 K.

<초전도체 조성물에 관한 구체적 <Specific Regarding Superconductor Composition 실시예Example 6>  6>

도 11과 도 13은 상기 화학식 1에서 M이 Pb와 여타 원소로 구성되며, Sr/Ba 비 = 1, x = 0.2, u = 0인 경우로서, 화학식 7로 표현된다.11 and 13 illustrate a case in which M in Formula 1 includes Pb and other elements, and Sr / Ba ratio = 1, x = 0.2, u = 0, and is represented by Formula 7.

[화학식 7][Formula 7]

Tl0.8Pb0.15M0.05SrBaCa3Cu4Oz Tl 0.8 Pb 0.15 M 0.05 SrBaCa 3 Cu 4 O z

도 11의 (a), (b), (c), (d) 및 (e)는 상기 화학식 7에서 M이 각각 Bi, Ti, Mn, Ge 및 Sn인 경우이며, 도 13의 (a), (b), (c) 및 (d)는 상기 화학식 7에서 M이 각각 V, Sb, Te 및 Ru인 경우이다. 이들 모든 시편들은 거의 단일상의 1234상의 X-선 회절 무늬를 보이며, 상기 언급된 원소들을 1234 상 형성에 활용할 수 있음을 나타낸다. 도 12는 도 11에 나타난 시편들의 비저항 특성을 나타내며, Tc (R = 0)는 (a), (b), (c), (d) 및 (e)의 경우 각각 101.2 K, 102.4 K, 102.4 K, 104.5 K 및 99.8 K 이며, Tc(onset)는 (a), (b), (c), (d) 및 (e)의 경우 각각 106.0 K, 105.8 K, 105.7 K, 107.8 K 및 104.6 K 이다. 또한 도 14는 도 13에 나타난 시편들의 비저항 특성을 나타내며, Tc (R = 0)는 (a), (b), (c) 및 (d)의 경우 각각 97.2 K, 103.7 K, 103.0 K 및 102.6 K 이며, Tc(onset)는 (a), (b), (c) 및 (d)의 경우 각각 102.8 K, 109.3 K, 108.5 K 및 107.0 K 이다. (A), (b), (c), (d), and (e) of FIG. 11 are cases where M in the general formula (7) is Bi, Ti, Mn, Ge, and Sn, and FIG. 13 (a), (b), (c) and (d) in the case of M in the formula (7) is V, Sb, Te and Ru, respectively. All of these specimens show almost single phase 1234 phase X-ray diffraction patterns, indicating that the aforementioned elements can be utilized to form phase 1234. 12 shows the resistivity characteristics of the specimens shown in FIG. 11, and T c (R = 0) is 101.2 K, 102.4 K, 102.4 K, 104.5 K and 99.8 K for (a), (b), (c), (d) and (e) respectively, and T c (onset) is For (a), (b), (c), (d) and (e) they are 106.0 K, 105.8 K, 105.7 K, 107.8 K and 104.6 K, respectively. 14 shows the resistivity of the specimens shown in FIG. 13, and T c (R = 0) is 97.2 K, 103.7 K, 103.0 K and 102.6 K for (a), (b), (c) and (d) respectively, and T c (onset) is (a), (b) , (c) and (d) are 102.8 K, 109.3 K, 108.5 K and 107.0 K, respectively.

<초전도체 분말에 관한 Superconductor Powder 실시예Example > >

이는 상기 초전도체 조성물에 관한 실시예에 의한 조성물로 이루어진 초전도 체 분말로 수 마이크로 크기를 가진다.It is a superconductor powder consisting of a composition according to the embodiment of the superconductor composition has a micro size.

<초전도체 벌크에 관한 Superconductor Bulk 실시예Example > >

이는 상기 초전도체 조성물에 관한 실시예에 의한 조성물로 이루어진 초전도체 벌크(소결체)로 임의 크기를 가질 수 있다. 이는 고온 초전도체 재료로 다양하게 사용될 수 있다.It may have any size as a superconductor bulk (sintered body) consisting of the composition according to the embodiment relating to the superconductor composition. It can be used variously as a high temperature superconductor material.

<초전도체 벌크의 제조방법에 관한 <Method of manufacturing superconductor bulk 실시예Example > >

본 발명에 따른 초전도체 벌크의 제조방법은 기본적으로, A-Ca-Cu를 포함하는 산화물, A-D-Ca-Cu를 포함하는 산화물, M-A-Ca-Cu를 포함하는 산화물 및 M-A-D-Ca-Cu를 포함하는 산화물 중에서 선택된 어느 하나 이상의 물질로 전조분말을 만드는 제 1 단계와; 상기 제 1 단계에서 만들어진 전조분말에 Tl를 포함하는 산화물 및 M를 포함하는 산화물을 혼합하여 Tl-M-A-Ca-Cu-O 또는 Tl-M-A-D-Ca-Cu-O 구성의 초전도 전조분말을 합성하는 제 2 단계와; 상기 제 2 단계에서 합성된 초전도 전조분말을 일정 크기로 성형하는 제 3 단계와; 상기 제 3 단계에서 성형된 벌크를 소정의 재료로 둘러싸거나 밀봉하는 제 4 단계와; 상기 제 4 단계에서 소정의 재료로 둘러싸거나 밀봉된 벌크를 850 내지 900 ℃ 온도 영역에서 20분 내지 7시간 상압으로 열처리하는 제 5 단계와; 상기 제 5 단계에서 열처리된 벌크를 상온으로 냉각시키는 제 6 단계를 포함하되, 상기 M은 Pb, Bi, In, Cr, Ge, Sn, Sb, Te, Se, Ti, V, Mn, Ru 및 알카리 원소 중에서 선택된 적어도 한 원소이고, 상기 A는 Sr과 Ba로 구성되고, 상기 D는 Mg, Ca 및 알카리 원소 중에서 선택된 적어도 한 원소이다.
여기서, 상기 제 1 단계는, 보다 구체적으로 하기 단계로 구성될 수 있다.
조성원소 M, A, D, Ca 및 Cu 중에서 적어도 하나를 포함하는 질화물, 탄화물 또는 산화물을 출발물질로 하여 합성되는 A2-uDuCa3Cu4Oz, A2Ca3-uDuCu4Oz, MxA2-uDuCa3Cu4Oz 및 MxA2Ca3-uDuCu4Oz 조성 중에서 어느 하나 이상을 선택하여 혼합하는 제 1-1 단계와; 상기 제 1-1 단계에서 혼합된 물질을 소정의 용기 속에 넣어 수 마이크로 크기로 분쇄하여 분말로 만드는 제 1-2 단계와; 상기 제 1-2 단계에서 만들어진 분말에 소정의 액체를 첨가하여 분말을 균질하게 혼합시키는 제 1-3 단계와; 상기 제 1-3 단계에서 첨가된 액체를 증발시키고 다시 분쇄하여 분말을 만든 다음 일정 크기로 성형하는 제 1-4 단계와; 상기 제 1-4 단계에서 성형된 벌크를 튜브형 전기로를 이용하여 800 내지 900 ℃ 온도 영역에서 상압으로 공기 중 또는 산소분위기에서 15 내지 40 시간 열처리하는 제 1-5 단계와; 상기 제 1-5 단계에서 열처리된 벌크를 상온으로 냉각시키는 제 1-6 단계와; 상기 제 1-6 단계에서 냉각된 벌크를 다시 분쇄하여 전조분말을 만드는 제 1-7 단계를 포함하여 구성되고, 상기 제 2 단계에서 상기 Tl-M-A-Ca-Cu-O 및 상기 Tl-M-A-D-Ca-Cu-O는 Tl1-xMxA2-uDuCa3Cu4Oz 또는 Tl1-xMxA2Ca3-uDuCu4Oz로 표현되되, 상기 x는 0.05 ≤ x < 0.5이고, 상기 u는 0 < u ≤ 0.5인 것으로 할 수 있다.
The method for producing a superconductor bulk according to the present invention basically comprises an oxide comprising A-Ca-Cu, an oxide comprising AD-Ca-Cu, an oxide comprising MA-Ca-Cu and MAD-Ca-Cu A first step of making a precursor powder from any one or more materials selected from oxides; Synthesizing superconducting precursor powder of Tl-MA-Ca-Cu-O or Tl-MAD-Ca-Cu-O composition by mixing the oxide containing Tl and the oxide containing M to the precursor powder produced in the first step A second step; A third step of molding the superconducting precursor powder synthesized in the second step into a predetermined size; A fourth step of surrounding or sealing the bulk formed in the third step with a predetermined material; A fifth step of heat-treating the bulk enclosed or sealed in the fourth step at atmospheric pressure for 20 minutes to 7 hours at a temperature of 850 to 900 ° C .; The sixth step of cooling the bulk heat-treated in the fifth step to room temperature, wherein M is Pb, Bi, In, Cr, Ge, Sn, Sb, Te, Se, Ti, V, Mn, Ru and alkali At least one element selected from the elements, A is composed of Sr and Ba, and D is at least one element selected from Mg, Ca and alkali elements.
Here, the first step may be more specifically configured as the following step.
A 2-u D u Ca 3 Cu 4 O z , A 2 Ca 3-u D u synthesized using nitrides, carbides, or oxides containing at least one of the elements M, A, D, Ca, and Cu as starting materials Step 1-1 of mixing any one or more of Cu 4 O z , M x A 2-u D u Ca 3 Cu 4 O z and M x A 2 Ca 3-u D u Cu 4 O z ; A first 1-2 step of pulverizing the mixed material in the first step into a predetermined container into a micro-size to powder; A first to third step of mixing the powder homogeneously by adding a predetermined liquid to the powder made in the first and second steps; A first to fourth steps of evaporating and pulverizing the liquid added in the first to third steps to form a powder and then molding the powder to a predetermined size; A first to fifth step of heat-treating the bulk formed in the first to fourth steps in an air or oxygen atmosphere at atmospheric pressure in a temperature range of 800 to 900 ° C. for 15 to 40 hours using a tubular electric furnace; 1-6 step of cooling the bulk heat-treated in the step 1-5 to room temperature; It comprises a first to seventh step to form a precursor powder by re-pulverizing the bulk cooled in the first to sixth step, in the second step the Tl-MA-Ca-Cu-O and the Tl-MAD- Ca-Cu-O is Tl 1-x M x A 2-u D u Ca 3 Cu 4 O z or Tl 1-x M x A 2 Ca 3-u D u Cu 4 O z , wherein x may be 0.05 ≦ x <0.5, and u may be 0 <u ≦ 0.5.

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이때, 상기 제 1 단계는, 상기 제 1-7 단계에서 만들어진 전조분말을 다시 상기 제 1-4 단계부터 상기 제 1-7 단계까지 적어도 1회 이상 반복할 수 있다.In this case, in the first step, the precursor powder made in the first to seventh steps may be repeated at least once or more from the first to the first to the first to seventh steps.

그리고, 상기 제 1-1 단계에서 소정의 용기는 상기 혼합물질 분쇄시 용기의 물질이 들어가지 않도록 구비된 유발이고, 상기 제 1-2 단계에서 소정의 액체는 에틸 알코올 및 아세톤을 포함한 휘발성 물질 중 어느 하나이고, 상기 제 4 단계에서 성형된 벌크를 둘러싸거나 밀봉하는 소정의 재료는 상기 벌크와 반응하지 않는 은 또는 금인 것으로 보다 구체적으로 실시할 수도 있다. In addition, in the first step, the predetermined container is a trigger provided so that the material of the container does not enter during the pulverization of the mixture, and in the first 1-2 steps, the predetermined liquid is one of volatile substances including ethyl alcohol and acetone. Either one of the materials that surrounds or seals the bulk formed in the fourth step may be more specifically silver or gold that does not react with the bulk.

마지막으로, 상기 제 6 단계에서 냉각된 벌크를 다시 분쇄하여 상기 제 3 단계부터 상기 제 6 단계까지 적어도 1회 이상 반복할 수 있다.Finally, the bulk cooled in the sixth step may be pulverized again and may be repeated at least once from the third step to the sixth step.

기타, 본 실시예에 따른 구체적인 원소 선택은 상기 초전도체 조성물에 관한 일반 실시예 및 구체적 실시예 1 내지 6에 따르고, 그에 따른 각 결과도 도 1 내지 도 14에 의한다.In addition, the specific element selection according to the present embodiment is in accordance with the general examples and specific examples 1 to 6 for the superconductor composition, and each result thereof is also based on FIGS. 1 to 14.

그 밖의 상기 각 단계의 내용은 당업계에 알려진 바에 따르므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.Since the contents of each of the other steps are known in the art, detailed description thereof will be omitted.

도 1은 Tl0 .7Pb0 ,3SrBaCa3Cu4Oz 로 표현되는 시편의 X-선 회절무늬 분석 결과도이고,1 is Tl 0 .7 Pb 0, 3 SrBaCa 3 Cu 4 O z X-ray diffraction pattern analysis results of the specimen represented by

도 2는 도 1에 나타난 시편의 온도에 따른 비저항 특성도이고,FIG. 2 is a resistivity characteristic diagram according to the temperature of the specimen shown in FIG. 1,

도 3은 Tl0 .8Pb0 ,2Sr2 - yBayCa3Cu4Oz 로 표현되는 시편들의 X-선 회절무늬 분석 결과도이고,Figure 3 is a Tl 0 .8 Pb 0, 2 Sr 2 - y Ba y Ca 3 Cu 4 O z , it expressed in X-ray diffraction pattern analysis of the specimens,

도 4는 도 3에 나타난 시편들의 온도에 따른 비저항 특성도이고,4 is a resistivity characteristic diagram according to the temperature of the specimens shown in FIG.

도 5는 Tl0 .8Bi0 .2Sr2 - yBayCa3Cu4Oz 로 표현되는 시편들의 X-선 회절무늬 분석 결과도이고,5 is Tl 0 .8 Bi 0 .2 Sr 2 - y Ba y Ca 3 Cu 4 O z , expressed in X-ray diffraction pattern analysis of the specimens,

도 6은 도 5에 나타난 시편들의 온도에 따른 비저항 특성도이고,FIG. 6 is a resistivity characteristic chart of temperature of the specimens shown in FIG. 5; FIG.

도 7은 Tl1 - xPbxSrBaCa3Cu4Oz 로 표현되는 시편들의 X-선 회절무늬 분석 결과도이고, 7 is represented by Tl 1 - x Pb x SrBaCa 3 Cu 4 O z X-ray diffraction pattern analysis of the specimens,

도 8은 도 7에 나타난 시편들의 온도에 따른 비저항 특성도이고,FIG. 8 is a specific resistance chart according to temperature of the specimens shown in FIG. 7;

도 9는 Tl1 - xMxA2 - uDuCa3Cu4Oz 또는 Tl1 - xMxA2Ca3 - uDuCu4Oz 로 표현되는 시편들의 X-선 회절무늬 분석 결과도이고,9 is represented by Tl 1 - x M x A 2 - u D u Ca 3 Cu 4 O z or Tl 1 - x M x A 2 Ca 3 - u D u Cu 4 O z X-ray diffraction pattern analysis of the specimens,

도 10은 도 9에 나타난 시편들의 온도에 따른 비저항 특성도이고,FIG. 10 is a resistivity characteristic chart of temperature of the specimens shown in FIG. 9. FIG.

도 11 및 도 13은 Tl0 .8Pb0 .15M0 .05SrBaCa3Cu4Oz 로 표현되는 시편들의 X-선 회절무늬 분석 결과도이고,11 and 13 are Tl 0 .8 Pb 0 .15 M 0 .05 SrBaCa 3 Cu 4 O z Represented by X-ray diffraction pattern analysis of the specimens,

도 12는 도 11에 나타난 시편들의 온도에 따른 비저항 특성도이고,12 is a resistivity characteristic diagram according to the temperature of the specimens shown in FIG. 11,

도 14는 도 13에 나타난 시편들의 온도에 따른 비저항 특성도이다.FIG. 14 is a resistivity characteristic chart of temperature of the specimens shown in FIG. 13. FIG.

Claims (19)

삭제delete 삭제delete 화학식 Tl1-xMxA2-uDuCa3Cu4Oz 또는 Tl1-xMxA2Ca3-uDuCu4Oz 에서, In formula Tl 1-x M x A 2-u D u Ca 3 Cu 4 O z or Tl 1-x M x A 2 Ca 3-u D u Cu 4 O z , 상기 M은 Pb 또는 Bi이고,M is Pb or Bi, 상기 x는 0.05 ≤ x < 0.5이고, X is 0.05 ≦ x <0.5, 상기 A는 Sr과 Ba으로 구성되고,A consists of Sr and Ba, 상기 A를 이루는 Sr과 Ba의 원자 조성비(atomic ratio)인 Sr/Ba 비는 0.5 내지 1.5이고, Sr / Ba ratio of the atomic ratio of Sr and Ba forming the A is 0.5 to 1.5, 상기 D는 Mg, Ca 및 알카리 원소 중에서 선택된 적어도 한 원소이고, D is at least one element selected from Mg, Ca and alkali elements, 상기 u는 0 < u ≤ 0.5이고,U is 0 <u ≦ 0.5, 상기 z은 10 < z < 12인 것으로 하여 1234 상의 층 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 초전도체 조성물.The z has a layer structure of 1234 phase as 10 <z <12, characterized in that the superconductor composition. 화학식 Tl1-xMxA2Ca3Cu4Oz 에서,In formula Tl 1-x M x A 2 Ca 3 Cu 4 O z , 상기 M은 Pb 이외에 Ti, Mn, Ge, Sn, V, Sb, Te, Ru 중에서 선택된 어느 한 원소가 상기 Pb와 치환되어 구성되고, M is composed of any element selected from Ti, Mn, Ge, Sn, V, Sb, Te, and Ru in addition to Pb, and is substituted with Pb, 상기 Pb 이외의 원소가 상기 Pb와 치환되는 원자 조성비(atomic ratio)인 [치환되는 원소]/Pb 비는 0.3 내지 0.5이고,[Substituted element] / Pb ratio whose atomic composition ratio (atomic ratio) in which elements other than said Pb are substituted with said Pb is 0.3-0.5, 상기 x는 0.05 ≤ x < 0.5이고, X is 0.05 ≦ x <0.5, 상기 A는 Sr과 Ba으로 구성되고, A consists of Sr and Ba, 상기 A를 이루는 Sr과 Ba의 원자 조성비(atomic ratio)인 Sr/Ba 비는 0.5 내지 1.5이고,Sr / Ba ratio of the atomic ratio of Sr and Ba forming the A is 0.5 to 1.5, 상기 z은 10 < z < 12인 것으로 하여 1234 상의 층 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 초전도체 조성물.The z has a layer structure of 1234 phase as 10 <z <12, characterized in that the superconductor composition. 화학식 Tl1-xMxA2Ca3Cu4Oz 에서,In formula Tl 1-x M x A 2 Ca 3 Cu 4 O z , 상기 M은 In, Cr 및 알카리 원소 중에서 선택된 어느 한 원소이고,M is any one selected from In, Cr, and alkali elements, 상기 x는 0.05 ≤ x < 0.5이고, X is 0.05 ≦ x <0.5, 상기 A는 Sr과 Ba으로 구성되고, A consists of Sr and Ba, 상기 A를 이루는 Sr과 Ba의 원자 조성비(atomic ratio)인 Sr/Ba 비는 0.5 내지 1.5이고,Sr / Ba ratio of the atomic ratio of Sr and Ba forming the A is 0.5 to 1.5, 상기 z은 10 < z < 12인 것으로 하여 1234 상의 층 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 초전도체 조성물.The z has a layer structure of 1234 phase as 10 <z <12, characterized in that the superconductor composition. 삭제delete 제 3 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 3 to 5, 상기 x는 0.2 내지 0.3인 것을 특징으로 하는 초전도체 조성물.The x is 0.2 to 0.3 superconductor composition, characterized in that. 삭제delete 삭제delete 제 7 항의 초전도체 조성물로 이루어진 것을 특징으로 하는 초전도체 분말.A superconductor powder comprising the superconductor composition of claim 7. 삭제delete 삭제delete 제 7 항의 초전도체 조성물로 이루어진 것을 특징으로 하는 초전도체 벌크.A superconductor bulk, comprising the superconductor composition of claim 7. 삭제delete 삭제delete A-Ca-Cu를 포함하는 산화물, A-D-Ca-Cu를 포함하는 산화물, M-A-Ca-Cu를 포함하는 산화물 및 M-A-D-Ca-Cu를 포함하는 산화물 중에서 선택된 어느 하나 이상의 물질로 전조분말을 만드는 제 1 단계와;The precursor powder is made of at least one material selected from oxides comprising A-Ca-Cu, oxides containing AD-Ca-Cu, oxides containing MA-Ca-Cu and oxides containing MAD-Ca-Cu. A first step; 상기 제 1 단계에서 만들어진 전조분말에 Tl를 포함하는 산화물 및 M를 포함하는 산화물을 혼합하여 Tl-M-A-Ca-Cu-O 또는 Tl-M-A-D-Ca-Cu-O 구성의 초전도 전조분말을 합성하는 제 2 단계와;Synthesizing superconducting precursor powder of Tl-MA-Ca-Cu-O or Tl-MAD-Ca-Cu-O composition by mixing the oxide containing Tl and the oxide containing M to the precursor powder produced in the first step A second step; 상기 제 2 단계에서 합성된 초전도 전조분말을 일정 크기로 성형하는 제 3 단계와;A third step of molding the superconducting precursor powder synthesized in the second step into a predetermined size; 상기 제 3 단계에서 성형된 벌크를 상기 벌크와 반응하지 않는 재료로 둘러싸거나 밀봉하는 제 4 단계와;A fourth step of surrounding or sealing the bulk formed in the third step with a material which does not react with the bulk; 상기 제 4 단계에서 상기 재료로 둘러싸거나 밀봉된 벌크를 850 내지 900 ℃ 온도 영역에서 상압으로 열처리하는 제 5 단계와;A fifth step of heat-treating the bulk enclosed or sealed with the material in the fourth step at atmospheric pressure in a temperature range of 850 to 900 ° C .; 상기 제 5 단계에서 열처리된 벌크를 상온으로 냉각시키는 제 6 단계를 포함하되, Including the sixth step of cooling the bulk heat-treated in the fifth step to room temperature, 상기 제 1 단계는,The first step is, 조성원소 M, A, D, Ca 및 Cu 중에서 적어도 하나를 포함하는 질화물, 탄화물 또는 산화물을 출발물질로 하여 합성되는 A2-uDuCa3Cu4Oz, A2Ca3-uDuCu4Oz, MxA2-uDuCa3Cu4Oz 및 MxA2Ca3-uDuCu4Oz 중에서 어느 하나 이상을 선택하여 혼합하는 제 1-1 단계와;A 2-u D u Ca 3 Cu 4 O z , A 2 Ca 3-u D u synthesized using nitrides, carbides, or oxides containing at least one of the elements M, A, D, Ca, and Cu as starting materials 1-1 step of selecting and mixing any one or more of Cu 4 O z , M x A 2-u D u Ca 3 Cu 4 O z and M x A 2 Ca 3-u D u Cu 4 O z ; 상기 제 1-1 단계에서 혼합된 물질을 분쇄시 용기의 물질이 들어가지 않도록 구비된 유발에 넣어 수 마이크로 크기로 분쇄하여 분말로 만드는 제 1-2 단계와;A first 1-2 step of pulverizing the mixed material in the step 1-1 into powders so as not to enter the material of the container to grind into several micro-sized powders; 상기 제 1-2 단계에서 만들어진 분말에 에틸 알코올 및 아세톤을 포함한 휘발성 물질 중 어느 하나로 된 액체를 첨가하여 분말을 균질하게 혼합시키는 제 1-3 단계와;A first to third step of homogeneously mixing the powder by adding a liquid made of any one of volatile substances including ethyl alcohol and acetone to the powder produced in the first and second steps; 상기 제 1-3 단계에서 첨가된 액체를 증발시키고 다시 분쇄하여 분말을 만든 다음 일정 크기로 성형하는 제 1-4 단계와;A first to fourth steps of evaporating and pulverizing the liquid added in the first to third steps to form a powder and then molding the powder to a predetermined size; 상기 제 1-4 단계에서 성형된 벌크를 튜브형 전기로를 이용하여 800 내지 900 ℃ 온도 영역에서 상압으로 공기 중 또는 산소분위기에서 15 내지 40 시간 열처리하는 제 1-5 단계와;A first to fifth step of heat-treating the bulk formed in the first to fourth steps in an air or oxygen atmosphere at atmospheric pressure in a temperature range of 800 to 900 ° C. for 15 to 40 hours using a tubular electric furnace; 상기 제 1-5 단계에서 열처리된 벌크를 상온으로 냉각시키는 제 1-6 단계와;1-6 step of cooling the bulk heat-treated in the step 1-5 to room temperature; 상기 제 1-6 단계에서 냉각된 벌크를 다시 분쇄하여 전조분말을 만드는 제 1-7 단계를 포함하여 구성되고,It comprises a first to seventh step to form a precursor powder by pulverizing again the bulk cooled in the first to sixth step, 상기 제 2 단계에서 상기 Tl-M-A-Ca-Cu-O 및 상기 Tl-M-A-D-Ca-Cu-O 는 Tl1-xMxA2-uDuCa3Cu4Oz 또는 Tl1-xMxA2Ca3-uDuCu4Oz 로 표현되고,In the second step, the Tl-MA-Ca-Cu-O and the Tl-MAD-Ca-Cu-O are Tl 1-x M x A 2-u D u Ca 3 Cu 4 O z or Tl 1-x Represented by M x A 2 Ca 3-u D u Cu 4 O z , 상기 M은 Pb, Bi, In, Cr, Ti, Mn, Ge, Sn, V, Sb, Te, Ru 및 알카리 원소 중에서 선택된 적어도 한 원소이고, M is at least one element selected from Pb, Bi, In, Cr, Ti, Mn, Ge, Sn, V, Sb, Te, Ru, and alkali elements, 상기 A는 Sr과 Ba으로 구성되고,A consists of Sr and Ba, 상기 D는 Mg, Ca 및 알카리 원소 중에서 선택된 적어도 한 원소이고,D is at least one element selected from Mg, Ca and alkali elements, 상기 x는 0.05 ≤ x < 0.5이고,X is 0.05 ≦ x <0.5, 상기 u는 0 < u ≤ 0.5이고,U is 0 <u ≦ 0.5, 상기 z은 10 < z < 12인 것을 특징으로 하는 초전도체 벌크의 제조방법.The z is a method for producing a superconductor bulk, characterized in that 10 <z <12. 제 16 항에 있어서,The method of claim 16, 상기 제 1 단계는, The first step is, 상기 제 1-7 단계에서 만들어진 전조분말을 다시 상기 제 1-4 단계부터 상기 제 1-7 단계까지 적어도 1회 이상 반복하는 것을 특징으로 하는 초전도체 벌크의 제조방법.The method of manufacturing a superconductor bulk, characterized in that for repeating the precursor powder produced in the step 1-7 again at least once or more from the step 1-4 to the step 1-7. 제 16 항에 있어서,The method of claim 16, 상기 제 4 단계에서 상기 성형된 벌크를 둘러싸거나 밀봉하는 재료는 은 또는 금인 것을 특징으로 하는 초전도체 벌크의 제조방법.And the material surrounding or sealing the molded bulk in the fourth step is silver or gold. 제 16 항에 있어서,The method of claim 16, 상기 제 6 단계에서 냉각된 벌크를 다시 분쇄하여 상기 제 3 단계부터 상기 제 6 단계까지 적어도 1회 이상 반복하는 것을 특징으로 하는 초전도체 벌크의 제조방법.The method of manufacturing a superconductor bulk, characterized in that to repeat the bulk cooled in the sixth step and to repeat at least one or more times from the third step to the sixth step.
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KR100232296B1 (en) * 1996-10-09 1999-12-01 윤문수 Superconductive wire

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