JP2567447B2 - Superconducting material - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は超電導材に関する。詳細には、より高い超電
導臨界温度を発揮する新規な超電導材の構成に関する。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a superconducting material. More specifically, it relates to a structure of a novel superconducting material exhibiting a higher superconducting critical temperature.
従来の技術 超電導現象下で物質は完全な反磁性を示し、内部で有
限な定常電流が流れているにも関わらず電位差が現れな
くなる。そこで、超電動体は電力損失の全くない伝送媒
体として各種の応用が提案されている。Conventional technology Under the superconducting phenomenon, a substance shows complete diamagnetism, and the potential difference disappears even though a finite steady current flows inside. Therefore, various applications have been proposed for the supermotor as a transmission medium with no power loss.
即ち、MHD発電、電力送電、電力貯蔵等の電力分野、
或いは、磁気浮上列車、電磁気推進船舶等の動力分野、
更に、磁場、マイクロ波、放射線等の超高感度センサと
してNMR、π中間子治療、高エネルギー物理実験装置な
どの計測の分野等、極めて多くの利用分野を挙げること
ができる。That is, MHD power generation, power transmission, power storage and other power fields,
Alternatively, power fields such as magnetic levitation trains and electromagnetic propulsion vessels,
Furthermore, as ultra-sensitive sensors for magnetic fields, microwaves, radiation, etc., there are numerous fields of application, such as the fields of measurement such as NMR, pion therapy, and high energy physics experimental equipment.
また、ジョセフソン素子に代表されるエレクトロニク
スの分野でも、単なる消費電力の低減のみならず、極め
て高速な動作を実現し得る技術として期待されている。Also, in the field of electronics represented by Josephson devices, it is expected as a technology that can realize not only simple power consumption but also extremely high-speed operation.
ところで、超電導現象は超低温下においてのみ観測さ
れており、従来の超電導材料として最も高い超電導臨界
温度Tcを有するといわれているNb3Geにおいても23.2Kに
止まっていた。By the way, the superconducting phenomenon has been observed only at an ultralow temperature, and even in Nb 3 Ge, which is said to have the highest superconducting critical temperature Tc as a conventional superconducting material, it stopped at 23.2K.
そこで、従来は、超電導現象を実現するために、沸点
が4.2の液体ヘリウムを用いて超電導材料をTc以下まで
冷却していた。しかしながら、液体ヘリウムの使用は、
液化設備を含めた冷却設備による技術的負担並びにコス
ト的負担が極めて大きく、超電導技術の実用化への妨げ
となっていた。Therefore, conventionally, in order to realize the superconducting phenomenon, liquid helium having a boiling point of 4.2 was used to cool the superconducting material to Tc or lower. However, the use of liquid helium has
The technical burden and cost burden of the cooling equipment including the liquefaction equipment were extremely large, which hindered the practical application of the superconducting technology.
一方、近年に到ってII a族元素あるいはIII a族元素
の酸化物を含む焼結体が高いTcを有する超電導体となり
得ることが報告され、非低温超電導体による超電導技術
の実用化が俄かに促進されようとしている。On the other hand, it has been reported in recent years that a sintered body containing an oxide of a group IIa element or a group IIIa element can be a superconductor having a high Tc, and practical application of the superconducting technology by a non-low temperature superconductor is expected. Is being promoted.
既に報告されている例では、ペロブスカイト型酸化物
と類似した結晶構造を有すると考えられる〔La,Ba〕2Cu
O4あるいは〔La,Sr）2CuO4等のK2NiF4型酸化物が挙げら
れる。これらの物質では、30乃至50Kという従来に比べ
て飛躍的に高いTcが観測され、更に高い臨界温度の達成
が模索されている。In the previously reported example, it is considered that the crystal structure is similar to that of the perovskite type oxide [La, Ba] 2 Cu.
O 4 or K 2 NiF 4 type oxides such as [La, Sr) 2 CuO 4 can be mentioned. With these substances, a dramatically higher Tc of 30 to 50 K was observed compared to the conventional one, and it is sought to achieve a higher critical temperature.
発明が解決しようとする課題 しかしながら、これらの複合酸化物系超電導材料は一
般に焼結体として得られるので、脆く取扱に注意が必要
である。即ち、機械的な負荷によって容易に破損した
り、あるいは機械的な強度を持たせるために、必要以上
に大きな寸法に成形する必要がある。However, since these complex oxide superconducting materials are generally obtained as a sintered body, they are brittle and must be handled with care. That is, in order to be easily damaged by a mechanical load, or to have mechanical strength, it is necessary to mold into a size larger than necessary.
また、これらの物質は応力が作用している状態では更
に高いTcを発揮することが知られているが、実際の使用
において超電導材料に常に応力を付与した状態とするこ
とは困難であった。Further, although it is known that these substances exhibit a higher Tc in a state where a stress is applied, it was difficult to keep the superconducting material in a state where a stress is always applied in actual use.
そこで、本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解
決し、高いTcを有する超電導材料をより有利な条件で使
用することのできる新規な構成の超電導材を提供するこ
とにある。Then, the objective of this invention is solving the problem of the said prior art, and providing the superconducting material of a novel structure which can use the superconducting material which has high Tc on more advantageous conditions.
課題を解決するための手段 即ち、本発明により、一般式:AwBxCyDz 〔但し、Ａは周期律表II a、III a族元素から選択され
た１種の元素であり、Ｂは周期律表II a、III a族元素
でＡと同じものを含む元素から選択された１種であり、 Ｃは周期律表I b、II b、III b、VIII a族元素から選
択された１種であり、 ＤはＯ（酸素）であり、 ｗ、ｘ、ｙはそれぞれ１以下の正の数であり、ｚは１
以上５以下の数である〕 で表される組成のペロブスカイト型または擬似ペロブス
カイト型複合酸化物系超電導材料よりも大きな熱膨張率
を有する材料で作製された円筒体の内面に、該超電導材
料の超電導臨界温度よりも高い温度で作製された、厚さ
50μｍ未満の、それ自体が円筒状である該超電導材料層
を備えることを特徴とする超電導材が提供される。Means for Solving the Problems That is, according to the present invention, a general formula: A w B x C y D z [where A is one element selected from Group IIa and IIIa elements of the periodic table, B is one element selected from the group IIa and IIIa elements of the periodic table including the same elements as A, and C is selected from the group Ib, IIb, IIIb and VIIIa elements of the periodic table. D is O (oxygen), w, x, y are positive numbers of 1 or less, and z is 1
The number is 5 or less.] The superconducting material of the superconducting material is formed on the inner surface of a cylindrical body made of a material having a coefficient of thermal expansion larger than that of the perovskite-type or pseudo-perovskite-type composite oxide superconducting material having a composition represented by Thickness produced above the critical temperature
There is provided a superconducting material having a layer of the superconducting material which is less than 50 μm and is cylindrical in itself.
前記円筒体の材料としては、Fe、Cuあるいはステンレ
ス鋼を例示することができる。また、本発明の一態様に
従えば、前記超電導材料層を、前記円筒体の内面にスパ
ッタ法によって形成することができる。Examples of the material of the cylindrical body include Fe, Cu and stainless steel. Further, according to one aspect of the present invention, the superconducting material layer can be formed on the inner surface of the cylindrical body by a sputtering method.
本発明の好ましい態様に従えば、前途円筒体の内面
が、予めペロブスカイト型または擬似ペロブスカイト型
酸化物超電導材料に対して接着性の良い材料によって被
覆されていることが有利である。According to a preferred embodiment of the present invention, it is advantageous that the inner surface of the cylinder in advance is previously coated with a material having good adhesion to the perovskite type or pseudo perovskite type oxide superconducting material.
また、本発明の他の態様に従えば、前記円筒体の内面
が、予めペロブスカイト型または擬似ペロブスカイト型
酸化物超電導材料に対して安定な材料によって被覆され
ていることも好ましい。According to another aspect of the present invention, it is also preferable that the inner surface of the cylindrical body is previously coated with a material that is stable with respect to the perovskite type or pseudo perovskite type oxide superconducting material.
また、前記円筒体の両端が気密に封止されていること
が好ましく、更に、前記円筒体の内部に不活性ガスが充
填されていることが有利である。Further, it is preferable that both ends of the cylindrical body are hermetically sealed, and it is advantageous that the inside of the cylindrical body is filled with an inert gas.
更に本発明の一実施態様に従えば、前記円筒体の内部
に冷却媒体を流通することができる。Furthermore, according to one embodiment of the present invention, a cooling medium can be circulated inside the cylindrical body.
作用 本発明は、ペロブスカイト型または擬似ペロブスカイ
ト型酸化物からなる超電導体が、特に圧縮応力下で良好
な超電導特性を示すとの知見に基づいてなされたもので
ある。Action The present invention was made based on the finding that a superconductor made of a perovskite-type or pseudo-perovskite-type oxide exhibits excellent superconducting properties particularly under compressive stress.
即ち、本発明者等は、上記知見に基づき、ペロブスカ
イトまたは擬似ペロブスカイト酸化物に、使用状態で応
力が作用するような超電導材の構成を種々検討した結
果、熱収縮時の円筒体の内径減少を利用することが有利
であるとの結論を得た。That is, the present inventors, based on the above findings, various studies on the composition of the superconducting material such that stress acts on the perovskite or the pseudo perovskite oxide in the use state, and the decrease in the inner diameter of the cylindrical body during thermal contraction It was concluded that it is advantageous to use.
即ち、超電導材料よりも熱膨張率の高い材料によって
形成した円筒体の内面に、ペロブスカイト型または擬似
ペロブスカイト型酸化物からなる超電導体の層を形成す
ると、超電導材料層の形成時から常温への温度降下、並
びに超電導材を超電導臨界温度まで冷却したために生じ
る温度降下によって、円筒体が収縮する。このとき、円
筒体の内径は減径し、内面上に形成された超電導材料層
には圧縮応力が作用する。従って上述のように構成され
た超電導材では、特に超電導効果の生じている状態で
は、超電導材料に常に圧縮応力が作用している。That is, when a layer of a superconductor made of a perovskite-type or pseudo-perovskite-type oxide is formed on the inner surface of a cylindrical body formed of a material having a higher coefficient of thermal expansion than that of the superconducting material, the temperature from the formation of the superconducting material layer to room temperature The cylinder contracts due to the temperature drop and the temperature drop caused by cooling the superconducting material to the superconducting critical temperature. At this time, the inner diameter of the cylindrical body is reduced, and compressive stress acts on the superconducting material layer formed on the inner surface. Therefore, in the superconducting material configured as described above, compressive stress always acts on the superconducting material particularly in the state where the superconducting effect is generated.
その結果、この超電導材料層は臨界温度が高い状態に
保たれる。As a result, this superconducting material layer is kept at a high critical temperature.
また、ペロブスカイト型または擬似ペロブスカイト型
酸化物は、大気あるいは酸化性雰囲気に曝されると急速
に超電導特性が低下することが知られている。この点、
本発明に従う超電導材は、その両端を封止することによ
って、大気あるいは酸化性雰囲気との接触を遮断するこ
ともできる。また更に、円筒体の内部をペロブスカイト
型または擬似ペロブスカイト型酸化物に対して安定な不
活性ガスによって充たすことによって、上記効果を更に
高めることもできる。It is known that perovskite-type or pseudo-perovskite-type oxides rapidly deteriorate in superconducting properties when exposed to air or an oxidizing atmosphere. In this respect,
The superconducting material according to the present invention can also be blocked from contact with the atmosphere or the oxidizing atmosphere by sealing both ends thereof. Furthermore, the above effect can be further enhanced by filling the inside of the cylindrical body with an inert gas that is stable with respect to the perovskite type or pseudo perovskite type oxide.
更に、本発明に従う超電導材は、内面を超電導材料と
したパイプと考えることもできる。従って、このパイプ
の内部に液体水素、液体窒素等の冷却媒体を流通するこ
とによって、効率の良い冷却を行うことも可能である。Further, the superconducting material according to the present invention can be considered as a pipe whose inner surface has a superconducting material. Therefore, it is also possible to perform efficient cooling by circulating a cooling medium such as liquid hydrogen or liquid nitrogen inside the pipe.
尚、このような本発明による超電導材は、金属製のパ
イプの内面に、ペロブスカイト型または擬似ペロブスカ
イト型酸化物の焼結体等をターゲットとしてスパッタ法
等により超電導材料層を形成することによって実現する
ことができる。ここで、パイプの内面は、ペロブスカイ
ト型または擬似ペロブスカイト型酸化物との接着性に優
れていることが好ましく、更に、ペロブスカイト型また
は擬似ペロブスカイト型酸化物に対して化学的に安定で
あることも望ましい。そこで、このような特性を有する
被覆膜をパイプの内面に予め被覆しておくことも本発明
の範囲内にある。このような物質としては、Auあるいは
Pt等の貴金属が、接着性においても化学的な安定性にお
いても優れており、好ましい材料として挙げることがで
きる。Incidentally, such a superconducting material according to the present invention is realized by forming a superconducting material layer on the inner surface of a metal pipe by a sputtering method or the like using a sintered body of a perovskite type or pseudo perovskite type oxide as a target. be able to. Here, the inner surface of the pipe preferably has excellent adhesion to the perovskite-type or pseudo-perovskite-type oxide, and is also preferably chemically stable to the perovskite-type or pseudo-perovskite-type oxide. . Therefore, it is within the scope of the present invention to coat the inner surface of the pipe with a coating film having such characteristics in advance. Such substances include Au or
Noble metals such as Pt are excellent in both adhesiveness and chemical stability, and can be cited as preferable materials.
以下に図面を参照して本発明をより具体的に詳述する
が、以下に開示するものは本発明の一実施例に過ぎず、
本発明の技術的範囲を何ら制限するものではない。Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the drawings. However, what is disclosed below is only one embodiment of the present invention,
It does not limit the technical scope of the present invention.
実施例 第１図は、本発明に従う超電導材の構成を示す断面図
である。パイプ１の内面に、超電導材料による薄膜２が
形成されている。パイプは、ここではFe製のパイプの内
面に、スパッタリング法によってPtをコーティングした
ものを用いた。超電導材料の薄膜２は以下のようにして
形成した。Example FIG. 1 is a sectional view showing the structure of a superconducting material according to the present invention. A thin film 2 made of a superconducting material is formed on the inner surface of the pipe 1. The pipe used here was a pipe made of Fe and coated with Pt by a sputtering method. The thin film 2 of the superconducting material was formed as follows.
Ba2CO3、Y2CO3.CuOの粉末を、原子比Ba:Y:Cuが2:1:3
となるように混合し、成形した後820℃で仮焼結し、粉
砕、成形後さらに1080℃で本焼結して焼結体ブロックを
得た。このブロックをターゲットとし、内径50mm、厚さ
2mm、長さ100mmのFe（熱膨張率1.5×10-6）製のパイプ
の内面にスパッタ法による薄膜形成を行った。尚、膜形
成条件は以下の通りである。Ba 2 CO 3 , Y 2 CO 3 .CuO powder with an atomic ratio Ba: Y: Cu of 2: 1: 3
The resulting mixture was mixed so that it was molded, then pre-sintered at 820 ° C., crushed, molded, and then main-sintered at 1080 ° C. to obtain a sintered block. Targeting this block, inner diameter 50 mm, thickness
A thin film was formed by sputtering on the inner surface of a 2 mm, 100 mm long Fe (coefficient of thermal expansion: 1.5 × 10 -6 ) pipe. The film forming conditions are as follows.
酸素分圧４×10-2Torr、 Ar分圧３×10-2Torr、 基板温度700℃、 基板バイアス電圧−60V、 高周波電力25W/cm2、 成膜速度は0.5Å/secであり、パイプの内面には約１
μｍの厚さまで成膜した。尚、比較のために他の条件を
同一とし、単結晶Si基板上に厚さ１μｍの薄膜を形成し
たものを用意した。Oxygen partial pressure 4 × 10 -2 Torr, Ar partial pressure 3 × 10 -2 Torr, substrate temperature 700 ° C, substrate bias voltage -60V, high frequency power 25W / cm 2 , deposition rate is 0.5Å / sec, pipe About 1 on the inside
The film was formed to a thickness of μm. For comparison, a single crystal Si substrate on which a thin film having a thickness of 1 μm was formed was prepared under the same conditions.
次いで、得られた各々の薄膜の抵抗を測定するため
に、薄膜の両端部分に、さらに真空蒸着で一対のAu電極
を形成し、このAu電極にリード線をハンダ付けした。Next, in order to measure the resistance of each of the obtained thin films, a pair of Au electrodes was further formed on both ends of the thin films by vacuum vapor deposition, and lead wires were soldered to the Au electrodes.
こうして測定した２種の超電導材の特性、即ち超電導
臨界温度Tcおよび超電導材料が完全な超電導体となる温
度Tcfは、それぞれ60K、75K向上していた。このこと
は、単にTcが向上しただけではなく、TcとTcfとの差Δ
Ｔが小さくなっていることも意味している。The characteristics of the two superconducting materials thus measured, that is, the superconducting critical temperature Tc and the temperature Tcf at which the superconducting material becomes a perfect superconductor, were improved by 60K and 75K, respectively. This is not only the improvement of Tc, but also the difference Δ between Tc and Tcf.
It also means that T is getting smaller.
発明の効果 以上詳述のように、本発明に従う超電導材は、使用状
態では超電導材料に対して常に圧縮応力が作用してお
り、元来Tcの高いペロブスカイト型または擬似ペロブス
カイト型酸化物を、更にTcの高い状態で使用することを
可能とする。Effects of the Invention As described above in detail, the superconducting material according to the present invention is always subjected to compressive stress on the superconducting material in a use state, and originally has a high Tc perovskite type or pseudo perovskite type oxide, It can be used in the high Tc state.
また、本発明の特徴的な構成により、大気あるいは酸
化性雰囲気に対する耐性の低いペロブスカイトまたは擬
似ペロブスカイト酸化物超電導材料を、容易にこれら雰
囲気から遮断することも可能となる。Further, the characteristic constitution of the present invention makes it possible to easily shut off perovskite or pseudo-perovskite oxide superconducting material having low resistance to the atmosphere or oxidizing atmosphere from these atmospheres.
この様に、本発明に従えば、高く安定したTcを有する
超電導材が得られるため、線材あるいは小部品として、
超電導材を広く適用することが可能となる。Thus, according to the present invention, since a superconducting material having a high and stable Tc can be obtained, as a wire rod or a small part,
The superconducting material can be widely applied.
第１図は、本発明に従う超電導材の構成を示す断面図で
ある。 〔主な参照番号〕 １……円筒体 ２……超電導材料層FIG. 1 is a sectional view showing a structure of a superconducting material according to the present invention. [Main reference numbers] 1 ... Cylinder 2 ... Superconducting material layer
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田中 三郎 兵庫県伊丹市昆陽北１丁目１番１号 住 友電気工業株式会社伊丹製作所内 (72)発明者 矢津 修示 兵庫県伊丹市昆陽北１丁目１番１号 住 友電気工業株式会社伊丹製作所内 (72)発明者 上代 哲司 兵庫県伊丹市昆陽北１丁目１番１号 住 友電気工業株式会社伊丹製作所内 (56)参考文献 特開 昭63−236218（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−231809（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−224112（ＪＰ，Ａ) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Saburo Tanaka 1-1-1 Kunyokita, Itami City, Hyogo Prefecture Sumitomo Electric Industries, Ltd. Itami Works (72) Inventor Shuji Yazu 1 Kunyokita, Itami City, Hyogo Prefecture 1-1-1, Sumitomo Electric Industries, Ltd. Itami Works (72) Inventor Tetsuji Ueshiro 1-1-1, Konyokita, Itami City, Hyogo Prefecture Sumitomo Electric Industries, Ltd. Itami Works (56) References 63-236218 (JP, A) JP-A-63-231809 (JP, A) JP-A-63-224112 (JP, A)
Claims (1)
た１種の元素であり、Ｂは周期律表II a、III a族元素
でＡと同じものを含む元素から選択された１種であり、 Ｃは周期律表I b、II b、III b、VIII a族元素から選択
された１種であり、 ＤはＯ（酸素）であり、 ｗ、ｘ、ｙはそれぞれ１以下の正の数であり、ｚは１以
上５以下の数である〕 で表される組成のペロブスカイト型または擬似ペロブス
カイト型複合酸化物系超電導材料よりも大きな熱膨張率
を有する材料で作製された円筒体の内面に、該超電導材
料の超電導臨界温度よりも高い温度で作製された、厚さ
50μｍ未満の、それ自体が円筒状である該超電導材料層
を備えることを特徴とする超電導材。1. A general formula: A w B x C y D z [wherein A is one element selected from Group IIa and IIIa elements of the Periodic Table, B is Periodic Table IIa, It is one kind selected from the elements including the same as A in the group IIIa elements, C is one kind selected from the group elements Ib, IIb, IIIb and VIIIa of the periodic table, and D is O (oxygen), w, x, and y are positive numbers of 1 or less, and z is a number of 1 or more and 5 or less], or a perovskite-type or pseudo-perovskite-type composite oxide system On the inner surface of the cylindrical body made of a material having a larger coefficient of thermal expansion than the superconducting material, the thickness made at a temperature higher than the superconducting critical temperature of the superconducting material.
A superconducting material, comprising the superconducting material layer having a cylindrical shape of less than 50 μm.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63071268A JP2567447B2 (en) | 1987-03-25 | 1988-03-25 | Superconducting material |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7097187 | 1987-03-25 | ||
| JP62-70971 | 1987-03-25 | ||
| JP63071268A JP2567447B2 (en) | 1987-03-25 | 1988-03-25 | Superconducting material |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS646325A JPS646325A (en) | 1989-01-10 |
| JP2567447B2 true JP2567447B2 (en) | 1996-12-25 |
Family
ID=26412085
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63071268A Expired - Lifetime JP2567447B2 (en) | 1987-03-25 | 1988-03-25 | Superconducting material |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2567447B2 (en) |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63224112A (en) * | 1987-03-11 | 1988-09-19 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Superconducting wire and its manufacture |
| JP2584990B2 (en) * | 1987-03-18 | 1997-02-26 | 株式会社 半導体エネルギ−研究所 | Manufacturing method of pipe using superconducting ceramic material |
| JPS63236218A (en) * | 1987-03-23 | 1988-10-03 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Superconductive wire |
-
1988
- 1988-03-25 JP JP63071268A patent/JP2567447B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS646325A (en) | 1989-01-10 |
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