극저온은 매우 저온에서 관찰 된 재료와 그 특성에 대한 과학적 연구입니다. 이 용어는 물리와 관련이 있지만 의약품, 재료 과학 및 전자 제품을 포함한 광범위한 과목에 응용 프로그램이 있습니다. 이 분야의 과학자와 전문가를 극저온 주의자라고합니다.
극저온은 매우 저온에서 관찰 된 재료와 그 특성에 대한 과학적 연구입니다. 이 단어는 cryo- 와 함께 그리스 기원을 가지고 있습니다 "콜드"와 - genic 를 의미합니다 "생산"을 의미합니다. 이 용어는 물리와 관련이 있지만 의약품, 재료 과학 및 전자 제품을 포함한 광범위한 과목에 응용 프로그램이 있습니다. 이 분야의 과학자와 전문가를 극저온 주의자라고합니다.
극저온 표준
물질이 얼마나 차가운지로 간주되어야하는지 극저온 과학계에서 약간 모호합니다. 이제 미국 국립 표준 기술 연구소 (NIST)에 따르면, 극저온은 -180 ° C (93.2 k) 미만의 온도에서 연구 된 재료와 관련이 있으며, 이는 프레온 및 황화수소와 같은 대중적인 냉매가 기체 상태이며 산소, 수소 및 헬륨과 같은 영구 가스가 액체 상태에있는 온도 위의 온도입니다. '고온 극저온 닉스'라는 특수 연구 분야가 있으며, 이는 정상 압력에서 액체 질소의 끓는점 위의 온도, 즉 -195.8 ° C (77.4 k)까지 최대 -50 ° C (223.2 k)를 다룹니다.
극저온 유체 목록
다음은 극저온 응용에 사용되는 일반적인 유체 목록입니다.
| 극저온 유체 | Boiling Point |
| kelvin (k) | 섭씨 (OC) |
| 헬륨 -3 | 3.19 | -269.96 |
| 헬륨 -4 | 4.21 | -268.94 |
| 수소 | 20.27 | -252.88 |
| Neon | 27.09 | -246.06 |
| 질소 | 77.09 | -196.06 |
| Air | 78.80 | -194.35 |
| Flourine | 85.24 | -187.91 |
| Argon | 87.24 | -185.91 |
| 산소 | 90.18 | -182.97 |
| Methane | 111.70 | -161.45 |
크라이언스 닉스 분야는 제 2 차 세계 대전 동안 과학자들이 금속이 저온에 노출 된 것을 발견했을 때 발전했다. 극저온 경화 이론에 기초하여 극저온 가공의 상업화는 1960 년대 후반에 시작되었습니다. 1965 년 에드 부쉬 (Ed Busch)라는 사업가는 디트로이트에 회사 크라이 토 테크를 설립했습니다. Busch는 열처리 산업에 대한 배경 지식을 가지고 있었고, 극저온학을 사용하여 금속 도구의 수명을 300% -500% 사이에서 개선 할 가능성을 고려한 후 회사를 시작했습니다.
. 극저온 물질을 다루는 방법?
극저온 액체는 일반적으로 유명한 과학자 James Dewar의 이름을 따서 명명 된 Dewar Flasks라는 특수 용기에 저장됩니다. 이들은 벽 사이에 절연 진공이있는 이중 벽 용기입니다. Dewar Flasks는 액체 헬륨과 같은 매우 차가운 액체를 저장하도록 설계되었습니다.이 플라스크는 가스가 용기를 탈출하여 끓는 데있어 압력이 쌓이면 폭발로 이어질 수 있습니다.
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Dewar Flask (사진 크레딧 :CJP24/Wikimedia Commons)
냉동고의 온도를 측정하려면 특수 센서가 필요합니다. 저렴한 비용으로 인해 저항 온도 감지기 (RTD)는 -243oC의 온도 측정을 선호합니다. -243oC 미만의 온도를 측정하려면 특수 실리콘 다이오드가 사용됩니다.
극저온의 응용
극저온은 의료, 공간, 기술 등을 포함한 여러 분야에 적용될 수 있습니다.이를 염두에두고 사용할 수있는 영역을 자세히 살펴 보겠습니다.
cryosurgery
cryosurgery 수술에서 극저온 물질을 사용하여 비정상적 또는 병에 걸린 조직을 파괴하는 극저온에서 유래 한 의료 분야.
Cryosurgery의 삽화 (사진 크레디트 :Brian Wowk/Wikimedia Commons)
Cryosurgery는 신체 세포의 동결 온도의 파괴력을 이용하는 최소 침습 수술입니다. 온도가 일정 수준 아래로 떨어지면 얼음 결정이 세포 내부에서 형성되기 시작합니다. 이것은 세포 밀도를 감소시키고 찢어집니다. 이러한 방식으로, 냉동 외과는 내부 및 외부 종양의 치료 및 뼈의 종양 치료에 사용된다. Cryoprobe라는 중공 도구는 내부 종양 치료에 사용됩니다. 이 장치는 종양과 접촉합니다. 아르곤 가스 또는 액체 질소는 종양 부위 의이 동결 로프를 통과합니다. 초음파 또는 MRI는 일반적으로 동결 로브를 조종하고 세포 동결 과정을 모니터링하는 데 사용됩니다. 이런 식으로 근처의 조직 손상을 최소화 할 수 있습니다.
CryoElectronics
Cryoelectronics 또는 cryotronics는 극저온 조건에서 초전도성을 연구하는 것을 포함하는 극저온으로부터 유래 된 엔지니어링 지점입니다. Cryoelectronics는 비교적 새로운 분야이며 많은 연구가 여전히 혁신적인 응용 프로그램을 제시하고 있습니다.
새로운 기술의 운명을 결정하는 핵심 요소는 유용성과 비용 효율성입니다. 컴퓨터, 정보 전송 라인 및 자석 코타이 촬영과 같은 냉동 전자 및 초전도성을 활용할 수있는 가전 제품 및 가제트는 상업적 잠재력이 뛰어납니다. 과학자들은 터널링 크라이오트론으로 더 저렴한 비용으로 컴퓨터를 대량으로 생산하기 위해 극저온을 연구하고 있습니다. 초전도에서 작동하는 스위치.
Cryotron (사진 크레디트 :Gallica/Wikimedia Commons)
대규모 도시에서는 오버 헤드 케이블을 사용하여 전력을 전송하는 것이 불가능하므로 지하 케이블이 사용됩니다. 그러나 이러한 지하 케이블은 와이어 저항을 증가시켜 가열되어 전력 낭비가 발생합니다. 초전도체 (내부 저항이없는 도체)는 전력 처리량을 증가 시켜이 전력 낭비를 체포하기 위해 선전되며, 이는 헬륨 또는 질소와 같은 극저온 액체를 사용하여 달성 할 수 있습니다. 전력 전송을위한 초전도성을 달성하기 위해 극저온학을 사용하는 방법을 이해하기 위해 여러 테스트 및 타당성 연구가 진행 중입니다.
Cryoelectronics는 전류, 전압 및 전력의보다 정확한 판독 및 측정을 허용하며 우주선 및 생물 의학기구와 같은 정확한 제어가 필요한 매우 흥미로운 응용 분야를 찾을 수 있습니다.
기타 응용 프로그램
의학 및 전자 제품 분야 외에도 극저온은 다른 많은 영역에서도 적용을 발견합니다. 그들은 로켓 및 우주선을위한 액체 수소 및 액체 산소 (LOX)와 같은 극저온 연료를 생산하는 데 사용됩니다. 극저온 동결은 오랜 시간 동안 대량의 음식을 운송하고 저장하는 데 사용됩니다. 액체 질소와 이산화탄소를 사용한 극저온 기술은 인기있는 나이트 클럽에서 볼 수있는 냉각 효과와 흰 안개를 만듭니다. 이 매혹적인 분야의 응용 분야의 유일한 한계는 우리 자신의 상상력입니다!
