JP2567447B2 - 超電導材 - Google Patents
超電導材Info
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- JP2567447B2 JP2567447B2 JP63071268A JP7126888A JP2567447B2 JP 2567447 B2 JP2567447 B2 JP 2567447B2 JP 63071268 A JP63071268 A JP 63071268A JP 7126888 A JP7126888 A JP 7126888A JP 2567447 B2 JP2567447 B2 JP 2567447B2
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- superconducting material
- superconducting
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
- Y02E40/60—Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment
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。
導臨界温度を発揮する新規な超電導材の構成に関する。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
に冷却媒体を流通することができる。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
保たれる。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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
ある。 〔主な参照番号〕 １……円筒体 ２……超電導材料層
───────────────────────────────────────────────────── 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)
Claims (1)
- 【請求項１】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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63071268A JP2567447B2 (ja) | 1987-03-25 | 1988-03-25 | 超電導材 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62-70971 | 1987-03-25 | ||
| JP7097187 | 1987-03-25 | ||
| JP63071268A JP2567447B2 (ja) | 1987-03-25 | 1988-03-25 | 超電導材 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS646325A JPS646325A (en) | 1989-01-10 |
| JP2567447B2 true JP2567447B2 (ja) | 1996-12-25 |
Family
ID=26412085
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63071268A Expired - Lifetime JP2567447B2 (ja) | 1987-03-25 | 1988-03-25 | 超電導材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2567447B2 (ja) |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63224112A (ja) * | 1987-03-11 | 1988-09-19 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 超電導体線およびその製造方法 |
| JP2584990B2 (ja) * | 1987-03-18 | 1997-02-26 | 株式会社 半導体エネルギ−研究所 | 超電導セラミツクス材料を用いたパイプの作製方法 |
| JPS63236218A (ja) * | 1987-03-23 | 1988-10-03 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 超伝導電線 |
-
1988
- 1988-03-25 JP JP63071268A patent/JP2567447B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS646325A (en) | 1989-01-10 |
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