일반기술

다 종자를 이용한 고온초전도 단결정 제조방법

일반적으로 초전도 플라이휠 전력저장 장치는 자석과 초전도체 사이의 자기부상력을 이용하는 방식으로 우수한 특성과 안정성을 갖기 위해서는 초전도체의 자기 부상력이 켜야 한다. 자기 부상력은 초전도체의 임계전류밀도와 결정의 크기에 의하여 결정되는 것으로, 임계전류밀도는 그 크기에 한계가 있어 실제적으로는 결정의 크기에 의하여 결정된다고 할 수 있다.본 기술은 기존의 종자결정법에서 다 종자를 사용하면 결정들 사이에 비초전도상인 액상이 존재하여 자기 특성이 크게저하되기 때문에 하나의 종자만을 사용하여 장시간 성장시켰던 문제점을 해결하고, 다 종자를 사용하여 획기적으로 결정 성장시간을 단축시키면서 초전도체의 자기특성저하를 방지하도록 한 다 종자를 이용한 고온초전도 단결정의 제조방법인 것이다.본 기술은 성형체 내에 다수의 동일한 방위를 갖는 종자들을 규칙적으로 배열하고 포정반응온도 이상으로 가열하여 0.5 내지 1.5시간 유지하여 분말 원료물질 중 일부분을 부분적으로 용융시키는 공정, 용융공정 후 포정반응온도 이하의 결정성장온도로 서냉하고 30 내지 50시간 유지하여 종자결정의 결정방위에 맞게 고온초전도체를 성장시키는 공정, 성장공정으로 고온초전도체 결정들이 서로 맞닿으면 포정반응온도까지 다시 온도를 올렸다가 다시 결정성장온도까지 온도를 내려 주는 공정을 수반함으로서 결정들 사이의 잔류액상을 제거한 후 다시 결정을 성장시켜 하나의 결정과 비슷한 특성을 갖도록 되어 있다.이와같은 공정으로 된 본 기술은 실시예에서는 3×3×2㎤ 크기의 단결정을 얻기 위하여 두 개의 종자결정을 5mm 간격으로 배치하는 방법을 사용하는 예를 들었으나, 10×10×3㎤ 크기의 고온초전도체를 제조하는 경우로 비교하면 기존의 방법으로는 비교예의 약 3배에 해당하는 시간정도 유지하여야 하지만, 종자결정을 5mm 간격으로 배치하면 실시예와 동일한 시간에 제조할 수 있다.