KR910003213B1 - 화학적 중합에 의한 초전도 세라믹 산화물의 형성 방법 - Google Patents
화학적 중합에 의한 초전도 세라믹 산화물의 형성 방법 Download PDFInfo
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Abstract
내용 없음.
Description
[발명의 명칭]
화학적 중합에 의한 초전도 세라믹 산화물의 형성 방법
[발명의 상세한 설명]
본 발명은 일반적으로 초전도 세라믹 산화물 분야, 보다 특히, 세라믹 산화물을 생산하기 위한 화학 중합 공정 분야에 관한 것이다.
NbTi, Nb3X 및 V3X(는 주석, 규소, 또는 게르마늄과 같은 비-전이-금속 원소이다)과 같은 Al5 결정 구조를 갖는 전이 금속 합금은 17-23K(290℃-296℃)에서 초전도성을 나타내는 것으로 알려진다. LiTi2O4및 BaPb1-XBiXO3(X는 0.25가 최적이다) 같은 금속 산화물은 약 13°K(286℃)에서 초전도성을 나타내는 것이 발견되었다. 환원 조건하에서 약 900℃에서 어니일링된 BaXLa5-XCu5O5(3-y)의 조성물은 약 30K (303℃)에서 초전도성과 관련된 특징을 보인다. Ba-La-Cu-O 시스템은 여러 상을 포함하며, 초전도인 것은 정방구조를 갖는 상인 BaXLa2-XCuO4-y로서 즉인되고 있다. 단일상 조성(x=0.15)은 23K(296℃)에서 전도성을 나타낸다. 바륨이 스트론튬으로 치환된 그런 조성물에서 초전도성은 52K(325℃)이하에서 관찰된다. 란탄이 이트륨으로 치환된 경우, 전도성은 80K(353℃) 및 9SK(368℃)만큼 높은 온도에서 관찰되어 진다. Y-Ba-Cu-O 시스템은 두 상을 포함하며, 산소-결핍 희티탄석(y는 산소 결핍을 나타내며, 약 2.1 이 최적이다)인 YBa2Cu3O9-y로서 확인된 그린 반도체상 및 블랙 초전도상이다.
화합물의 이 부류는 RBa2Cu3O9-x로 나타내어질 수 있으며, R은 스칸듐, 란탄, 네오디뮴, 사나륨, 유로퓸, 가돌리늄, 디스프로슘, 트롤뮴, 에르븀, 이테르븀 및 루테륨과 같은 전이 금속 또는 회토류 이온일 수 있다. 이런 조성물은 통상적 세라믹 기술에 의해 합성된다고 한다. 금속 산화물 또는 요구되는 금속의 탄산 염 분말을 적당한 비율로 충분히 혼합하고 고체-상태 반응을 수행하도록 여러시간 동안 가열한다. 그후 혼합물을 냉각시키고 분쇄, 조립(造粒)하고 900-1100℃에서 소결시켜서 원하는 비율의 단일 정 조성물을 생산한다. 예를 들어, La2O3, BaO2, rCuO, BaCO3, SrCO3및 CaCO3를 혼합, 소성, 분쇄, 조립하고 소결시켜서 La1.85Sr, 0.15CuO4-y, Y1.2Ba0.8CuO4-y및 YBa2Cu3O9-y와 같이 잘 알려진 초전도 조성물을 형성한다. 초전도성은 금속의 상대 비율에 매우 의존한다. 더구나, 초전도성은 냉각 속도 뿐만아니라, 분말을 소결시키는 온도 및 압력에 의해 결정되는 산소 결핍 인자 y에 결정적으로 의존하며, 조절하기가 무척 어렵다. 이 통상적인 세라믹 산화물 형성 과정에 있어서, 균질한 조성물을 얻기 위해 필수적인 가열은 입자 성장 및 상분리를 촉진함으로써 초전도도에 유해할 수 있다.
본 발명은 주위온도에서 유기 금속 반응물에 의한 화학적 중합 반응에 의해서 동가의 초전도 세라믹 조성물을 제공한다. 초전도 물질에 중요한 이 "졸-겔" 과정은 조성물 화학 양론의 보다 우수한 조절을 허락하며, 구리의 산화상태를 감지하도록 한다. 졸-겔 과정은 액체 상태에서 피막을 형성할 수 있는, 열가소성 수지 중합체로 형성가능한 다공 매트릭스내로 함침될 수 있는 초전도 혼합금속 산화물 조성물 전구체의 형성을 또한 가능하게 한다.
화학적 중합과정은 통상적 세라믹 과정의 고온 압밀화 과정을 제거함으로써 금속 성분의 배위 및 원자가 상태의 변형 뿐만아니라 안정한 비평형 상태의 존재를 허락한다. 화학적 중합 방법은 하기 참고 문헌에서 기술된 것처럼 이 분야 일반적으로 알려진다.
파루소 및 다스는 미합중국 특허 제4,208,475호 및 제4,244, 986호에서 액체 중합체가 유기 금속성 나트륨 및 알루미늠 화합물로부터 형성되며 적어도 그중 하나는 부분 가수분해된다는 것을 기술한다. 중합체는 가수분해되고 건조되어 비결정성 나트륨 베타-알루미나 전구체를 형성한 후 1200-1550℃로 가열되어 고체 전해질로서 유용한 이온-전도 나트룸 베타-알루미나를 함유하는 세라믹을 형성한다.
다스는 미합중국 특허 제4,271,210호에서 기판을 금속 알콕사이드의 맑은 콜로이드성 용액에 침지시켜서 유리기판상에 낮은 굴절률을 갖는 광학적으로 맑은 다공성 금속 산화물 층을 형성하는 방법에 대해 기술한다. 낮은 굴절률 다공성 몸속 산화물층을 효과적인 항-굴절층을 형성한다.
다스는 미합중국 특허 제4,278,632호 및 제4,346,131에서 규소 및 티탄늄을 포함하는 졸-겔 조성물에 대해 기술한다. 이들 특허에 따라서, 금속 알콕사이드의 가수분해 중축합은 알콕시 및 히드록실 팬던트 및 말단기를 포함하는 중합체류(species)를 생성한다. 전형적인 졸-겔 조성물은 유기 및 히드록실 성분을 약 10-40중량%을 포함한다. 열처리는 잔류 유기 물질을 제거하기 위해 충분한 고온, 일반적으로 약 500℃에서 수행 한다.
다스는 미합중국 특허 제4,286,024호에서 맑은 용액을 형성하기 위해서 물존재하에 규소 및 알루미늄의 전구체 알콕사이드를 반응시키고, 반응 전구체를 겔화시키고, 기질상의 일체식 부재 혹은 피막 형태로 겔을 건조시킴으로써 형성된, 약 2 : 1의 비 및 반응 산화물 형태로 알루미늄 및 규소를 함유하는 고온 저항 투명 일체식 부재 및 피막에 대해 기술한다. 그후 건조된 물질은 가열하여 모든 잔류 수소, 탄소 및 물을 방출하 고, 다공성을 제거한다.
다스는 미합중국 특허 제4,293,174호에서 캐리어 기체내 유기 주석 할로겐화물을 증발시키고, 피막된 기판을 상기 유기 주석 할로겐화물의 분해 온도이상의 온도로 상기 증기로 가열하고, 가열된 기판을 흩어져서 투명한 전도 피막을 형성하도록 유기 주석 할로겐화물 증기와 접촉시킴으로써 전도 투명 픽막을 형성하는 방법에 대해 기술한다.
본 발명은 주위온도에서 금속 유기 반응물의 화학적 중합에 의해서 최근 발견된 산화물 초전도체를 제조하기 위한 방법을 제공한다. 이 방법은 비결정성 상태의 형성을 포함하며, 조성물 및 화학양론의 보다 정밀한 조절을 제공할 뿐만 아니라, 비조성적인 구조 변형을 허가한다. 중간 반응 생성물은 쉽게 성형되고 그들의 액체 상태에서 기기를 위한 박막(thin film)으로 기판상에 피막되어지거나, 다공 물질로 스며들 수 있는 매우 휘기 쉬운 열가소성 중합체이다. 그래서 화학적 중합 과정은 이 초전도도 세라믹 산화물의 조성물, 물리적 형태, 전자 및 분자의 상태 및 마이크로-구조를 수정하는 수단을 제공한다.
본 발명은 초전도성을 나타내는 것으로 알려진 산소결핍 희티탄석형 결정 구조를 갖는 다중-성분 세라믹 산화물 조성물을 생성하기 위한 졸-겔 과정을 제공한다. 본 발명은 바륨, 납, 이티륨, 비스무쓰, 란탄, 스트론륨, 및 구리의 가수분해될 수 있는 알콕사이드 및 등물과 같은 반응물을 적당한 비수성 용매에서 조합하고, 반응물을 용해시키기 위한 반응 혼합물을 산성화시키고, 초전도 세라믹 산화물 조성물에서 요구되는 적당한 비율로 상기 금속을 갖는 무기 산화물 조성물에서 요구되는 적당한 비율로 상기 금속을 갖는 무기 산화물 중합체망(network)을 형성하기 위해 그들을 반응시키는 것을 포함한다. 금속 알콕사이드 조성물은 유리, 금속, 세라믹 및 플라스틱상에 피막되거나 다공 매트릭스내로 함침될 수 있는 맑은 균질한 용액뿐만 아니라 휘기 쉬운 열가소성 중합체 물질을 제공한다. 피막, 매트릭스이거나 벌크(bulk) 형태이거나 간에 조성물은 결과적으로 열로 처리되어 원하는 세라믹 산화물을 생성한다. 졸-겔 혼합 금속 알콕사이드 조성물은 다른 원하는 성분에 대한 캐리어 및 바인더(binder)로서 작용할 수도 있다. 본 발명의 중요한 양상은 통상적인 세라믹 과정에서 산소 결핍 인자 및 미세구조의 조절을 어렵게 하는 매우 높은 온도 소결을 실시하지 않고 초전도성을 나타내는 원하는 구조 및 형태를 갖는 조성물을 제공하기 위해 금속 알콕사이드의 비율이 선택될 수 있는 것이다. 유의하게, 본 발명의 방법은 거기에서 사용될 수 있는 초전도 물질의 박막 형 성에 대해 설명한다.
실온 중합 과정에 의한 초전도 조성물의 산화물 망(network)의 형성은 금속-유기 화합물, 특히 La(OR)3, Cu(OR)2, Ba(OR)2Y(OR)3등과 같은 요구되는 원소의 금속 알콕사이드를 이용함으로써 수행될 수 있다. 여기서 R은 알킬기인 것이 바람직하다.
다중-성분 혼합 금속 알콕사이드 조성물은 금속, 세라믹, 유리 및 플라스틱상에 피막될 수 있는 혼합 금속 산화물의 조성물을 제공하고, 세라믹 산화물 형태로 초전도성을 나타내기 위한 본 발명에 따라서 제조된다. 금속 알콕사이드는 일반식 M(OR)2의 알콕사이드를 포함한다. (상기식에서 M은 바륨, 이티리움, 납, 비스무쓰, 란탄, 스트론튬 및 구리 및 그의 혼합물로 구성된 군으로부터 선택된 금속, Z는 M의 원자가, R은 저분자량 알킬 라디칼, 바람직하게는 에틸, 프로필 또는 부틸이다.) 바륨, 이티리움, 비스무쓰, 납, 란탄, 스트론튬 및 구리 이외에, 다른 전이 금속 또는 희토류 알콕사이드가 초전도성을 나타내는 것으로 알려진 혼합 금속 산화물을 제공하기 위해 사용될 수 있다. 금속 알콕사이드는 가수분해 가능한 알콕사이드가 반응성인 동안에는 알킬 또는 아릴기를 포함하거나 이량체 또는 고급 축합 형태로 존재할 수 있다. 중합체류가 충분한 비율로 존재하는 동안 질산염과 같은 약간의 무기 화합물 뿐아니라, 초산염과 같은 다른 유기 금속성 화합물도 이용될 수 있다.
알콕사이드의 중합에 의한 초전도성에 대해 보고된 것과 같은 다중-성분 산화물 조성물의 형성에는 여려 문제점이 있다. 알콕사이드의 혼합물의 가수분해성 중 축합은 다른 가수분해 속도에 기인한 육안적인 비균질성을 초래한다. 혼합 알콕사이드의 다른 가수분해 속도에 기인한 비균질성은 두가지 방법으로 넓게 치료 될 수 있다. 첫번째는 알콕사이드의 부부 가수분해 이어 히드록실기와 알콕사이드와의 반응에 의한 것이다. 두번째는 물과의 조우 속도(counter rate)를 크게 크게 감소시키는 것이다. 자기-축합(self-condensation)을 초래하는 화학적 조우 속도는 불활성 용매에서 알콕사이드 혼합물을 희석시킨 후, 매우 소량의 물은 희석된 형태로 하거나 하기와 같은 습윤 가수분해에 의해서 크게 감소될 수 있다 : aM1(OR)Z1+bM2(OR)Z2+cM3(OR)Z3+dH2O→(=M1-O-M2-O-M3=)n
상기식에서 d는 a,b 및 c 보다 작고 M1, M2, M3는 각각 원자가 Z1, Z2, Z3를 갖는 초전도 산화물 조성물의 금속 원소이다. 산화물 망에서 뛰어난 균질성을 야기하는 이 방법과 효과는 극소 및 알루미늠 알콕사이드부터 뮬라이트(mullit) 형성의 경우에서 설명되고 있다.
유사하게, 초전도체의 각 산화물 성분을 포함하는 용액은 TiO2및 ZrO 시스템에서 기술한 것처럼 제한된 수(水)가 수분해에 의해 용성 및 중합성 형태로 분리 제조될 수 있다. 권하는 초전도 조성물은 주위 온도에서 균질성과 정확한 조성물을 제공하기 위해 이들 용액을 혼합하고 반응시킴으로써 제조될 수 있다. 본 발명의 방법에 있어서 세가지 중요한 점은 알콕사이드 용액을 희석시키고 용해를 돕기 위해 산을 첨가하고 및 초기에 물을 서서히 첨가하는 것이다.
(OR)기를 갖는 금속 결합은 하기 가수분해 반응에 의해 나타나는 물의 활성에 의해서 쉽게 끊어질 수 있다:
이 가수분해 반응은 물 및 금속 알콕사이드를 위한 알코올 같은 보통 용매에서 정상적으로 수행될 수 있다.
충분한 히드록실 결합이 생성되었을 때, 산화물 망을 형성하는 축합 중합은 하기되는 축합 반응에서 나타나는 히드록실 결합끼리 및 알콕시 결합과의 반응에 의해서 발생한다 :
결과적으로, 이들 반응은 산화물 망에 있어서 모든 원소 M1, M2, M3등을 함유하도록 할 것이다.
망형성 반응의 과정은 평균 확산 거리, 촉매제, 온도, 물/알콕사이드 비율 등이 중합체 구조의 성형 및 분자 크기 및 분포의 형성에 중요한 역활을 담당하는 화학적 조우 속도에 의해서 강하게 영향을 받는다. 축합 반응에 의해 중합체가 연장될때 말단(OR) 및 (OH)기를 사용하는 곳에서 가지 산소의 수가 증가한다. 중간 중합체,
(OH)x(OR)y의 화학적 조성은 계속적으로 변화하여서, 그의 등가 산화물은 약 95 중량%까지 어디에서나 존재할 수 있다.
금속 알콕사이드가 이를 반응을 거치고 맑은 중합체 용액이 형성되었을 때, 조성물은 물을 첨가하고, 불용성 금속 수소화물의 침전없이 알콕사이드를 히드록실기로 전환시킴으로써 완전히 가수분해될 수 있다. 이들 용액을 가열한 후 과산화수소 또는 오존과 같은 산화제로 처리할 수 있거나, 금속의 배위 또는 원자가 상태에 영향을 미치도록 pH를 조절할 수 있다. 용액을 물, 알코올 또는 적당한 용매로써 피막 적용을 위한 적당한 농도로 농축 또는 희석시킬 수 있다. 적합한 비의 란탄, 스트론튬 및 구리 알콕사이드의 조합물을 이용하여 LaSr2Cu3O9-y와 같은 초전도성을 나타낼 수 있는 조성물을 제공한다. 적당한 비율의 이티리움, 바륨, 및 구리 알콕사이드의 조합물을 이용하여 공지된 초전도체 YBa2Cu3O9-y(이때 y는 1.8-2.5, 바람직하게는 약 2.1이다)의 조성물을 생산한다.
알칼리토류 산화물로 도프된 La-Cu-O의 중합제 용액은 브릴리 안트청색인 한편 Y-Cu-O의 중합체 용액은 녹색이다. 이들 용액은 광학적으로 얇은 박막을 용착(deposit)시키고, 이것의 두께는 용액의 농도 및 적용 방법에 의존한다. 용액은 농축되어 다공 물질내로 함침될 수 있다. 액체 부분을 완전히 제거한 후 남아 있는 고체는 40-50% 등가 산화물을 포함한다. 이 단계에서 조성물은 매우 휘기 쉬운 열가소성 중합체이다. 80-120℃로 가열할 때, 그들은 타르의 점조도(consistency)를 얻고 유사하게 적용될 수 있다.
이들 조성물은 400-500℃로 가열시 산화물 상태로 전환된다. 산화물은 더 가열시, (예를 들어 600-100℃에서) 결정화될 수 있다. 그래서 이들 전구체 중합체는 형성 및 구조의 적어도 4단계를 거쳐 진행한다 : 맑은 액체, 휘기 쉬운 열가소성 중합체, 비결정성 고체 및 결정 세라믹 산화물 더나아가, 중요한 분자및 구조적 변형은 축합 반응을 다양화시킴에 의해 무기망 구조에 도입될 수 있다. 예를 들어 논의된 만큼 가수분해 속도가 느릴 수 있으면, 또한 증가될 수도 있다. 박막의 중합체 위상은 전체 물질 상에서 야기될 수 있다. 이들 및 다른 변형은 초전도성에 공헌하는 가변 매개변수를 분리시키고, 광학적 연구를 위한 가능성을 자극 하는데 있다.
요약하면 본 발명은 주위 온도에서 산화물 망으로 축합되는 초전도 산화물 조성물 특히 금속 알콕사이드 및 그들의 화합물내에 금소 원소의 유기 화합물을 사용하여 실온 화학적 반응시킴으로써 맑은 액체 형태의 초전도 세라믹 산화물 전구체 조성물을 제공한다. 처음에 이런 화합물을 알코올과 같은 물-없는 용매에 녹이고, 초산(CH3COOH)과 같은 산으로 용해를 도움으로 해서, 맑은 희석 분자 수준 혼합물을 생산한다. 자 기-축합을 방지하기 위한 수단으로 물을 맑은 희석 용액이 도입시키는 것은 습기에 의한 가수분해 또는 매우 희석된 형태(e.g. 알콜에서 희석된 물)로 전체 알콕사이드의 몰당 대략 물 1몰을 요구하며, 그후 원산들사이에 균일한 산화물 망이 형성된 후 많은 양의 물을 도입 및 자기-축합은 더이상 발생할 수 없다. 이런 용액을 바람직한 수준(예를 들어 1-5% 등가 산화물)으로 농축하는 것은 전선, 기기와 같은 기판상에 피막시키기 위해, 다공 기판에 함침시키기 위해 수행될 수 있다. 이들 용액내 산, 염기, H2O2, 열, pH, 오존 등을 이용하여 구리의 산화 상태를 조절 또는 수정하는 것은 초전도성을 증가시키는데 유용할 수 있다. 원한다면, 60-120℃에서 기판에 적용될 수 있는 타르-같은 점조도로 연화하는 열가소성 중합체를 생산하는 투석에 의한 액체를 증발 또는 제거시킴으로써 이런 용액을 고체 상태로 응축한다. 최종적으로 피막, 스며든 세라믹 또는 덩어리 물질을 산소로 소성 및 어니일링하여 초전도 세라믹 산화물 조성물을 제공한다. 본 발명의 방법은 여러가지 nm-μ의 기기, 전선 등을 위한 박 피막 및 마이크로다공 또는 나노다공 세라믹 또는 금속 기판의 함침을 제공하며, 초전도성에 유해하나 통상적인 세라믹 과정에서 균질성을 얻기 위해 요구되는 지나치게 높은 온도 처리는 피한다.
본 발명은 하기 상세한 실시예의 기술에 의해 보다 더 이해가 될 것이다.
[실시예 Ⅰ]
초전도 조성물 LaBa2Cu3O9-y(y는 희티탄석 구조에서 산소 결핍을 나타낸다)을 만들기 위해서 금속 원자의 화학 양론적 비는 하기와 같은 그들의 알콕사이드로부터 조합된다 :
분말은 건조 에틸 알코올 1000㎖에서 분산된다. 활발한 혼합은 탁한 청색슬러리를 생산한다. 초산 10g(CH3COOH)를 첨가하면 맑은 청색 용액을 생산한다.
에틸 알코올 100㎖내 희석된 물 1g을 상기 맑은 용액에 활발하게 휘저어 섞으면서 천천히 첨가한다. 10분 후에 물 100g을 첨가하고 침전은 형성되지 않는다. 그후 용액을 대략 5중량% 등가 산화물을 포함하며 맑은 100㎖ 용액으로 농축한다.
1/8인치(0.32㎝) 백금 격자를 이 용액에 침지시킨다. 박 투명 막은 열린 상태로 형성된다. 막을 500℃에서 소성처리시킨다. 전달 전자 분광(Transmission electron spectroscopy)에 의해 이 막은 세라믹 산화물의 초전도성을 위해 요구되는 화학양론 비로 La, Ba 및 Cu와 통합됨이 보여진다.
[실시예 Ⅱ]
잘알려진 초전도 조성물 YBa2Cu3O9-y는 하기 유기금속 성분으로부터 제조된다 :
분말을 건조 에틸 알코올 500㎖에 넣고 초산 10g을 첨가한다. 결과 슬러리는 H2O 1g을 함유하는 에틸 알코올 다른 500㎖가 첨가될때까기 탁한 상태로 남아 있는다. 슬러리는 맑은 녹색 용액으로 된다. 혼합하고 20분후에, H2O 100㎖을 첨가한다. 용액은 산화물 6.13g을 함유한다. 용액은 중합 형태의 대략 3% 등가 YBa2Cu3O9-y(y는 산소 결핍을 나타낸다)를 함유하는 200㎖ 용액으로 농축된다. 이 용액은 500℃ 이상에서 산소로 가열되어 세라믹 산화물 YBa2Cu3O9-y(y는 산호 결핍을 나타내며 바람직하게는 약 2.1이다.)를 형성히는 기판상에 초전도 전구체 피막을 침착시킨다.
[실시예 Ⅲ]
초전도 조성물 YBa2Cu3O9-y는 하기로부터 제조된다.
이들 물질을 건조 에틸 알코올 1000㎖에 넣고 활발하게 혼합한다. 초산 10g을 첨가하고 조성물을 밤새도록 휘저어 섞는다. 슬러리는 남아 있는 일부 용해되지 않은 분말에 의해 탁하다. 물이 첨가되면 슬러리는 맑은 청색 용액이 된다. 이 용액에 H2O2을 첨가하면 검은색이 되고 이는 산화물 형태의 Cu+2의 형성을 가리킨다. 검은 슬러리를 가열하여 무색 맑은 액체를 생성하고, 실온에서 숙성시켜 맑은 녹색이 되도록 하고 이 용액에서 구리의 산화 상태가 쉽게 감지될 수 있음을 지시한다.
이들 물질을 건조 에틸 알코올 1000㎖에 넣고 활발하게 혼합한다. 초산 10g을 첨가하고 조성물을 밤새도록 휘저어 섞는다. 슬러리는 남아 있는 일부 녹지 않은 분말에 의해 탁하다. 물이 첨가되면, 슬러리는 맑은 청색 용액이 된다. 이 용액을 농축하여 청색 열가소성 중합체를 생성한다.
[실시예 Ⅴ]
초전도 조성물 YBa2Cu3O9-y는 하기로부터 제조된다 :
이들 물질을 건조 에틸 알코올 1000㎖에 넣고 활발하게 혼합한다. 초산 10g을 첨가하고 조성물을 밤새도록 휘저어 섞는다. 슬러리는 남아 있는 일부 녹지 않은 분말 때문에 탁하다. 물이 첨가되면, 슬러리는 맑은 총색 용액으로 된다. 용액은 3% 등가 산화물로 농축되고 유리 기판상에 침지-피막된다.
[실시예 Ⅵ]
64% 다공 Al2O3로 구성된 1㎝ 직경 및 1㎜ 두께의 알루미나 디스크를 실시예 Ⅱ에서 생산된 용액에 함침시킨다. 용액을 거의 겔 상태로 농축시키는 한편 다공 알루미나 디스크는 용액에 남아 있는다. 함침된 알루미나 디스크를 오븐에 넣고 900℃에서 열처리한다. 전자 현미경은 초전도 조성물 YBa2Cu3O9-y가 알루미나 매트릭스의 틈에 계속해서 용착되는 것을 지시한다. YBa2Cu3O9-y는 매트릭스 물질이 기계적 지지를 제공하는 한 초전도성을 제공할 것이다.
상기 실시예는 본 발명에 대해 설명한다. 초전도 산화물 조성물의 어떤 금속 원소의 다양한 알콕사이드는 초전도성을 갖는 특이 혼합금속 조성물을 얻기 위한 다른 조합 및 비율의 다양한 다른 유기 금속 반응물을 갖는 넓은 범위의 비율의 본 발명에 따라서 사용될 수 있다. 질산염과 같은 약간의 무기 화합물 뿐 아니라 초산염과 같은 다른 유기 금속 성분도 이용될 수 있다. 세라믹 산화물 조성물은 불소와 같은 약간의 첨가 원소를 함유할 수 있다. 참가제는 다양한 알코올 또는 다른 유기 용매에서 제조될 수 있는 본 발명의 초전도 조성물에 포함될 수 있다.
본 발명의 영역은 하기 특허청구 범위에서 정의된다.
Claims (12)
- 일반식 M(OR)Z(여기에서 M은 가수분해 가능한 알콕사이드를 형성하는 금속, Z는 M의 원자가 및 R은 저분자량 유기 라디칼이다)의 적어도 두개의 금속 알콕사이드를 용액 중합하는 것을 포함하는 초전도 세라믹 산화물 조성물의 제조 방법.
- 제1항에 있어서, R이 알킬, 비닐, 알콕시 알킬 및 아릴 바람직하게는 메틸, 에틸, 프로필, 혹은 부틸인 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 금속이 이티리움, 바륨, 비스무쓰, 납, 란탄, 스트론튬, 구리 또는 그의 혼합물인 방법.
- 하기 a-e 단계를 포함하는 초전도 혼합 금속 산화물 조성물의 제조 방법 : a. 유기 용매내에 전이 금속 또는 희토류 원소인 적어도 두가지의 금속 및 구리를 포함하는 금속 알콕사이드의 혼합물을 분산시키는 단계; b. 상기 혼합물을 산성화시켜 맑은 용액을 형성하는 단계; c. 무수 에탄올 등과 같은 용매내에서 상기 알콕사이드를 부분 가수분해시키는 단계; d. 상기 부분 가수분해된 알콕사이드를 반응시켜서 금속-산소-금속 결합을 형성시키는 단계; 및 e. 조성물을 더 가수분해시키고 축합시켜서 금속 산화물 중합체를 형성하는 단계.
- 제4항에 있어서, 구리의 산화상태를 산, 염기, 산화제, 또는 열로 처리함으로써 변형시키는 방법.
- 제4항에 있어서, 상기 금속 알콕사이드가 란탄, 스트론튬 및 구리 알콕사이드의 혼합물로 구성되는 방법.
- 제6항에 있어서, 상기 금속 알콕사이드가 란탄 이소프로폭사이드, 스트론튬 이소프로폭사이드 및 구리 에톡사이드로 구성되는 방법.
- 제4항에 있어서, 상기 금속 알콕사이드가 이티리움, 바륨 및 구리 알콕사이드의 혼합물로 구성되는 방법.
- 제8항에 있어서, 상기 금속 알콕사이드가 이티리움 이소프로폭사이드 바륨 에톡사이드 또는 이소프로폭사이드 및 구리 에톡사이드로 구성되는 방법.
- 제7항 또는 제9항에 있어서, 상기한 각각의 금속 알콕사이드가 약 1 : 2 : 3의 몰비로 이용되는 방법.
- 제3항 내지 제7항 중 어느 하나에 있어서 열가소성 조성물이 생성되는 방법.
- 제1항 내지 제7항 중 어느 하나에 있어서, 결과 형성된 중합 조성물을 열처리함으로써 초전도 피막을 갖는 피막제품과 같은 초전도 세라믹 산화물 조성물을 형성하는 것을 포함하는 방법.
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