DE69938283T2

DE69938283T2 - Verfahren zur Herstellung einer Verbindung zwischen supraleitendem Oxyd und normalem Leiter

Info

Publication number: DE69938283T2
Application number: DE69938283T
Authority: DE
Inventors: Junya Maeda; Teruo Izumi; Yuichi Imagawa; Satoshi Matsuoka; Yuh Shiohara; Shoji Tanaka; Hiroshi Fukuoka-shi Okamoto
Original assignee: International Superconductivity Technology Center
Current assignee: New Energy and Industrial Technology Development Organization
Priority date: 1998-11-13
Filing date: 1999-11-12
Publication date: 2009-03-05
Anticipated expiration: 2019-11-13
Also published as: EP1001472A3; EP1001472B1; DE69938283D1; EP1001472A2; US6235685B1

Description

Fachgebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung einer Verbindungsstelle, die ein supraleitendes Oxid und einen normalen Leiter, der an einem Ende des Oxids befestigt ist, umfasst. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Verfahren zur Herstellung einer Verbindungsstelle, die vorzugsweise als Stromanschluss, der aus einem supraleitenden Oxid besteht, verwendet wird. Das supraleitende Oxid umfasst im Allgemeinen eines, das einer Sauerstoffeinführungsbehandlung unterzogen wurde, und eines, das keiner solchen Behandlung unterzogen wurde. In der vorliegenden Erfindung wird daher das Oxid, das dieser Behandlung nicht unterzogen wurde, als Vorläufer bezeichnet, und das Oxid, das dieser Behandlung unterzogen wurde, wird als O₂-behandelter Leiter bezeichnet.
Hintergrund der Erfindung
Im Allgemeinen wird eine supraleitende Spule mit einem Kühlmedium (z. B. flüssigem Helium) oder in einem Ultratieftemperaturgefriergerät gekühlt und bei einer extrem tiefen Temperatur verwendet, während der Spule durch einen Stromanschluss, der aus einem normalen Leiter besteht, ein Strom zugeführt wird. Daher werfen die Verdampfung des Kühlmediums und die geringe Betriebseffizienz des Gefriergeräts, beides aufgrund einer Wärmebelastung des Stroms im normalen Leiter, Probleme auf. Die Wärmebelastung aufgrund des Stromanschlusses wird grob eingeteilt in eine Invasionswärme von außen, die durch den Stromanschluss übertragen wird, und die Joulesche Wärme, die im Stromanschluss erzeugt wird, wenn ein Strom hindurchfließt.
Damit diese beiden Arten von Wärmebelastungen gleichzeitig reduziert werden, wird herkömmlicherweise eine Faser aus einem supraleitenden Oxid (O₂-behandelter Leiter) als Material eines Stromanschlusses verwendet (im Folgenden wird dieser Stromanschluss als Stromanschluss aus supraleitendem Oxid bezeichnet). Ein supraleitendes Oxid (O₂-behandelter Leiter) zeigt dieselbe Wärmeleitfähigkeit wie Keramik, die charakteristischerweise erheblich geringer ist als die eines Metalls. Was die elektrische Leitung betrifft, sind im Unterschied zu einem Metall, das durch die Übertragung freier Elektronen leitet, Cooper-Paare beteiligt, und daher bewirkt der Stromfluss bis zu einem bestimmten Niveau (kritische Stromstärke) keine Abnahme der Supraleitfähigkeit in Abwesenheit eines Widerstands. Mit anderen Worten, der Stromfluss bewirkt keine Bildung von Joulescher Wärme. Daher kann ein Stromanschluss, der aus einer Faser aus supraleitendem Oxid besteht, sowohl eine überlegene elektrische Leitung als auch eine Reduktion der Invasionswärme realisieren.
Supraleitendes Bi-Oxid, das sich leicht herstellen lässt, wird bisher als Material für einen Stromanschluss aus supraleitendem Oxid verwendet. Da die kritische Stromdichte (maximale Stromstärke, die im supraleitenden Zustand fließen kann) eines massiven supraleitenden Bi-Oxids jedoch nur ungefähr 1000 A/cm² beträgt, muss der resultierende Anschluss eine große Querschnittsfläche haben, um die gewünschte Stromstärke aufzunehmen. Wenn zum Beispiel eine Stromstärke von 1000 A fließen soll, sollte der Anschluss einen Durchmesser von etwa 12 mm haben.
Den Erfindern ist es gelungen, einen massiven Einkristall eines RE123-Supraleiters (supraleitendes Seltenerdoxid) mit einer kritischen Stromdichte von 70 000 A/cm² zu gewinnen, der nach einem unidirektionalen Erstarrungsverfahren hergestellt wird (Y. Imagawa et al., Physica C280 (1997) 255). Eine solche merklich hohe kritische Stromdichte bedeutet die Fähigkeit, einen Stromanschluss aus supraleitendem Oxid herzustellen, der den notwendigen Stromstärkewert mit einer kleinen Querschnittsfläche liefert. Zum Beispiel kann ein Stromanschluss mit einem Durchmesser von 1,3 mm und einer kleineren Querschnittsfläche einen Strom mit der oben genannten Stromstärke von 1000 A aufnehmen.
Die Verwendung eines solchen Stromanschlusses aus supraleitendem RE123 ermöglicht eine Platzreduktion. Die Wärmemenge, die von außen in einen Stromanschluss eindringt, ist proportional zu seiner Querschnittsfläche und umgekehrt proportional zu seiner Länge. Daher führt die Verwendung eines Stromanschlusses aus supraleitendem RE123-Oxid zu einer weiteren Reduktion der eindringenden Wärme, wodurch die Belastung des Gefriergeräts reduziert wird und die Menge des verdampften Kühlmediums weiter reduziert wird.
Selbst wenn ein Stromanschluss aus supraleitendem Oxid verwendet wird, muss sein Kontakt an einen normalen Kupferdraht angeschlossen werden. Damit eine hohe Stromstärke fließen kann, sollte jedoch ein Kontakt aus einem Metall (normalen Leiter) befestigt werden.
Im Falle eines Stromanschlusses aus supraleitendem Bi-Oxid wird ein Kontakt gebildet, indem man ein Metall durch Sputtern auf einen Supraleiter aufträgt. Bei diesem Sputterverfahren beträgt der Kontaktwiderstand an der Grenzfläche zwischen dem supraleitenden Oxid (O₂-behandelten Leiter) und einem Kontakt immerhin ungefähr 10^–9 Ωm² (J. W. Ekin et al., Appl. Phys. Lett 52 (1998) 331). Ein Stromanschluss aus supraleitendem Bi-Oxid leidet wegen der großen Kontaktfläche zwischen dem Kontakt und dem supraleitenden Oxid (O₂-behandelter Leiter) nicht sehr unter dem Kontaktwiderstand, wobei weniger Joulesche Wärme aufgrund des Kontaktwiderstands an der Grenzfläche erzeugt wird.
Wenn ein Kontakt bei einem Stromanschluss aus supraleitendem RE123 jedoch in derselben Weise wie bei einem Stromanschluss aus supraleitendem Bi-Oxid gebildet wird, ist die Kontaktfläche zwischen dem Kontakt und dem supraleitenden Oxid (O₂-behandelter Leiter) aufgrund der kleineren Querschnittsfläche gering, was eine höhere Joulesche Wärme an der Grenzfläche verursacht.
Wenn die Querschnittsfläche eines Stromanschlusses unter Verwendung eines Materials mit einer höheren kritischen Stromdichte, wie eines Stromanschlusses aus supraleitendem RE123-Oxid, kleiner gemacht werden soll, müssen der Kontaktwiderstand an der Grenzfläche zwischen dem Kontakt und dem supraleitenden Oxid (O₂-behandelten Leiter) kleiner gemacht werden. Wenn zum Beispiel ein etwa 10 mm langer Metallkontakt an dem Kontakt eines Stromanschlusses aus supraleitendem YBCO-Oxid mit einem Durchmesser von 1,3 mm, durch den eine Stromstärke von 1000 A fließen kann, befestigt werden soll, darf der Kontaktwiderstand nicht größer als 10^–12 Ωm² betragen.
Ein supraleitendes Oxid und ein normaler Leiter (z. B. Metall) werden herkömmlicherweise durch Sputtern miteinander verbunden. In den letzten Jahren wurde ein Schmelzverfahren vorgeschlagen, das einen überlegenen Kontaktwiderstand an der Grenzfläche aufweist (Quarterly Journal of the Japan Welding Society, Vol. 14, Nr. 1, S. 162–167 (1996)). Das Schmelzverfahren umfasst das einmalige Schmelzen eines normalen Leiters und das Anhaftenlassen des geschmolzenen normalen Leiters an einem supraleitenden Oxid unter Bildung eines Kontakts.
Bei dem vorgeschlagenen Schmelzverfahren schmilzt die Metallkomponente (insbesondere Cu) des supraleitenden Oxids zuweilen aus in den geschmolzenen normalen Leiter, wodurch eine Reaktionsschicht an der Grenzfläche zwischen dem supraleitenden Oxid und dem normalen Leiter entsteht. Da diese Reaktionsschicht kein Supraleiter ist, wird der Kontaktwiderstand zwischen dem supraleitenden Oxid und dem normalen Leiter auffallend hoch.
Es ist daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung einer Verbindungsstelle, insbesondere einer Verbindungsstelle aus supraleitendem Oxid, anzugeben, die an der Grenzfläche zwischen dem Metallkontakt und dem supraleitenden Oxid (O₂-behandelten Leiter) einen geringeren Kontaktwiderstand aufweist. Insbesondere, ein Verfahren zur Herstellung einer Verbindungsstelle zwischen einem supraleitenden Oxid (O₂-behandelten Leiter) und einem normalen Leiter anzugeben, die die Bildung einer Reaktionsschicht an der Grenzfläche zwischen dem supraleitenden Oxid und dem normalen Leiter hemmen kann.
Kurzbeschreibung der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung hat sich jetzt gezeigt, dass das Tränken eines Stromanschlusses aus supraleitendem Oxid in einem geschmolzenen normalen Leiter zu einer äußerst leichten Herstellung eines Metallkontakts führt, wobei der Kontaktwiderstand an der Grenzfläche zwischen dem erhaltenen Metallkontakt und dem supraleitenden Oxid reduziert ist.
Es hat sich auch gezeigt, dass eine Reaktionsschicht gehemmt ist, wenn zuvor eine Substanz, die dieselben Metallkomponenten wie im supraleitenden Oxid enthält, in den geschmolzenen normalen Leiter gegeben wurde.
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung einer Verbindungsstelle, die ein supraleitendes Oxid und einen normalen Leiter umfasst, wobei das Verfahren einen Schritt des Tränkens eines Teils oder eines gesamten Elements, das aus dem supraleitenden Oxid besteht, in dem geschmolzenen normalen Leiter, dem zuvor eine Substanz hinzugefügt wurde, die dieselben Metallkomponenten wie im supraleitenden Oxid enthält, umfasst, wobei die Substanz ein supraleitendes Oxid mit derselben Zusammensetzung wie das supraleitende Oxid, das das Element bildet, ist und wobei die hinzuzufügende Menge der Substanz 0,5 Gewichtsteile bis 20 Gewichtsteile pro 100 Gewichtsteile des normalen Leiters beträgt.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 zeigt ein Beispiel für das Verfahren zur Herstellung der Verbindungsstelle der vorliegenden Erfindung, wobei 1 ein Stab ist, 1a ein Ende des Stabs ist und 2 ein normaler Leiter ist.
2 ist ein Querschnitt eines Stromanschlusses aus supraleitendem Oxid, der nach dem in 1 gezeigten Herstellungsverfahren hergestellt wird.
3 ist ein Querschnitt eines anderen Beispiels für den Stromanschluss aus supraleitendem Oxid, der nach dem Herstellungsverfahren der vorliegenden Erfindung hergestellt wird.
4 ist ein Querschnitt eines anderen Beispiels für den Stromanschluss aus supraleitendem Oxid, der nach dem Herstellungsverfahren der vorliegenden Erfindung hergestellt wird.
Ausführliche Beschreibung der Erfindung
Das Herstellungsverfahren der vorliegenden Erfindung wird ausführlich unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert, wobei die Verbindungsstelle ein Stromanschluss aus supraleitendem Oxid ist.
Wie in 1 gezeigt ist, umfasst das Verfahren zur Herstellung eines Stromanschlusses aus supraleitendem Oxid gemäß der vorliegenden Erfindung einen Schritt des Tränkens eines Endes 1a eines Stabs 1, der aus einem supraleitenden Oxid besteht, in einem geschmolzenen normalen Leiter 2.
In dem in 1 gezeigten Beispiel ist der Stab 1 eine Einkristallfaser, die durch unidirektionales Erstarrenlassen aus einem Hochtemperatur-Y-Supraleiter (YBCO) hergestellt ist und einen kreisförmigen Querschnitt hat. Ein Stab 3 aus Aluminiumoxid (Al₂O₃) wird an einem Ende 1b des Stabs 1 befestigt, das nicht getränkt wird. Der normale Leiter 2 besteht aus Silber, das den supraleitenden Zustand kaum beeinflusst, einen kleineren Widerstand hat und relativ ökonomisch ist.
Der geschmolzene normale Leiter 2 wird in einem Tiegel 4 aus Aluminiumoxid aufbewahrt. Der Vorgang wird in einem elektrischen Ofen (nicht gezeigt) an der Luft durchgeführt. Die Temperatur des normalen Leiters 2 wird auf nicht mehr als die peritektische Temperatur des supraleitenden Oxids, das den Stab 1 bildet, eingestellt. Die Zeit, während der der Stab 1 in dem normalen Leiter 2 getränkt wird, beträgt etwa 5 Sekunden.
Gemäß dem Herstellungsverfahren der vorliegenden Erfindung, wie es im Beispiel von 2 gezeigt ist, wird ein Kontakt 5 eines normalen Leiters 2 am Ende 1a des Stabes 1 gebildet, um einen Stromanschluss 10 aus supraleitendem Oxid herzustellen. Wenn eine Elektrode an einem Supraleiter befestigt wird, indem man den Supraleiter auf diese Weise mit einem geschmolzenen Metall benetzt, werden das geschmolzene Metall und der Supraleiter so miteinander verbunden, dass die Grenzflächenenergie zwischen den beiden Phasen des geschmolzenen Metalls und des Supraleiters minimiert wird. Als Ergebnis werden das geschmolzene Metall und der Supraleiter fest miteinander verbunden, und der Kontaktwiderstand zwischen dem supraleitenden Oxid (Stab 1) und dem Kontakt 5 an der Grenzfläche kann im Vergleich zur Verwendung eines herkömmlichen Sputter-Verfahrens reduziert sein.
Daher ist das Herstellungsverfahren der vorliegenden Erfindung effektiv zur Herstellung eines Stromanschlusses aus supraleitendem Oxid mit einem kleinen Durchmesser, der aufgrund einer kleineren Kontaktfläche zwischen dem supraleitenden Oxid und dem Kontakt in Bezug auf die Wärmebelastung schwierig zu verbessern ist. Insbesondere ist das Verfahren besonders effektiv für einen Stromanschluss, bei dem es sich um einen Stab (mit kreisförmigen Querschnitt) mit einem Durchmesser von 0,1 mm bis 10 mm, vorzugsweise 0,5 mm bis 3 mm, handelt.
3 ist ein Querschnitt eines anderen Beispiels für den Stromanschluss aus supraleitendem Oxid, der mit dem Herstellungsverfahren der vorliegenden Erfindung hergestellt wird. Der in 3 gezeigte Stromanschluss 30 aus supraleitendem Oxid wurde in derselben Weise hergestellt wie in der in 1 gezeigten Ausführungsform, abgesehen von der Form des Stabes 31. In der in 3 gezeigten Ausführungsform umfasst ein Ende 31a des Stabes 31 eine Rille 36, die entlang der Längsrichtung des Stabes 31 gebildet ist. Der normale Leiter befindet sich innerhalb der Rille 36 und bildet einen Kontakt 35. Die Oberfläche des äußeren Rands des Stabes 31 kann einer Sputter-Behandlung unterzogen werden.
Wenn die Rille 36 am Ende 31a des Stabes 31 gebildet wird, nimmt die Kontaktfläche zwischen dem Stab 31 (supraleitendes Oxid) und dem Kontakt 35 zu, was wiederum den Gesamtkontaktwiderstand weiter reduziert. Da der Kontakt 35 außerdem eine Sandwichstruktur hat, bei der sich der normale Leiter zwischen zwei Schichten aus supraleitendem Oxid befindet, können die mechanischen Eigenschaften (z. B. Bruchzähigkeit, Biegefestigkeit am Kontakt 35 und dergleichen) verbessert werden, wodurch ein Kontaktbruch, der bei herkömmlichen Stromanschlüssen häufig beobachtet wird, gehemmt wird.
Das im Herstellungsverfahren der vorliegenden Erfindung zu verwendende Material des Stabes ist nicht auf YBCO beschränkt, sondern es kann sich um RE123-Supraleiter (supraleitendes Seltenerdoxid), supraleitendes Bi-Oxid, supraleitendes Tl-Oxid und dergleichen handeln.
Spezielle Beispiele für den RE123-Supraleiter sind Y₁Ba₂Cu₃O_x (YBCO), Yb₁Ba₂Cu₃O_x, Dy₁Ba₂Cu₃O_x, Gd₁Ba₂Cu₃O_x, Sm₁Ba₂Cu₃O_x, Nd₁Ba₂Cu₃O_x und (Yb, Y)₁Ba₂Cu₃O_x, (Nd, Y)₁Ba₂Cu₃O_x und (Nd, Sm, Y)₁Ba₂Cu₃O_x, wobei die letzten drei Seltenerdelemente umfassen (Mischkristall).
Der Ausdruck "Seltenerdelement" schließt das Element Yttrium mit ein.
Beispiele für supraleitendes Bi-Oxid sind Bi₂Sr₂Ca₁Cu₂O_x und Bi₂Sr₂Ca₂Cu₃O_x. Beispiele für supraleitendes Tl-Oxid sind Tl₂Sr₂Ca₁Cu₂O_x, Tl₂Sr₂Ca₂Cu₃O_x, Tl₁Sr₂Ca₂Cu₃O_x und dergleichen.
Die Menge des Sauerstoffs in den oben genannten Beispielen, bei denen das supraleitende Oxid ein O₂-behandelter Leiter ist, beträgt 6,5 ≤ x ≤ 8,0 für RE123-Supraleiter (einschließlich Mischkristall), 7,5 ≤ x ≤ 8,5 für Bi₂Sr₂Ca₁Cu₂O_x, 9,5 ≤ x ≤ 10,5 für Bi₂Sr₂Ca₂Cu₃O_x, 7,5 ≤ x ≤ 8,5 für Tl₂Sr₂Ca₁Cu₂O_x, 9,5 ≤ x ≤ 10,5 für Tl₂Sr₂Ca₂Cu₃O_x und 5,5 ≤ x ≤ 6,5 für Tl₁Sr₂Ca₂Cu₃O_x.
Das Material zur Bildung eines normalen Leiters, d. h. Kontakts, muss ein Metall sein, das den supraleitenden Zustand nicht beeinflusst, da das supraleitende Oxid gegenüber Verunreinigungen hochgradig empfindlich ist und selbst eine Spur einer Verunreinigung den supraleitenden Zustand zusammenbrechen lässt. Beispiele für ein solches Metall sind Edelmetalle, wie Gold und Silber, wobei Silber, das einen kleineren Widerstand hat und ökonomisch ist, die höchste Präferenz gegeben wird. Der normale Leiter in der vorliegenden Erfindung befindet sich bei einer kritischen Temperatur, bei der sich das supraleitende Oxid in einen Supraleiter verwandelt, nicht im supraleitenden Zustand.
Von den oben genannten supraleitenden Oxiden wird in der vorliegenden Erfindung im Hinblick auf eine hohe kritische Stromdichte vorzugsweise ein RE123-Supraleiter verwendet. Besonders zu bevorzugen ist YBCO, da es auch unter Sauerstoff-Partialdruck eine supraleitende Phase mit einer RE₁Ba₂Cu₃O_x-Struktur als Stöchiometrie hat und relativ leicht erhalten werden kann. Wenn Silber als normaler Leiter verwendet wird, kann das oben genannte supraleitende Oxid Silber enthalten, wie Yb₁Ba₂Cu₃O_x/Ag, Y₁Ba₂Cu₃O_x/Ag, Nd₁Ba₂Cu₃O_x/Ag, Bi₂Sr₂Ca₂Cu₃O_x/Ag und dergleichen. In einem solchen Fall, wenn das supraleitende Oxid Silber enthält, schmelzen Silberteilchen, die bereits in dem supraleitenden Oxid und geschmolzenen Silber vorhanden sind, ziemlich leicht, was zu einem noch geringeren Kontaktwiderstand führt. Das oben genannte supraleitende Oxid kann Additive wie Pt und CeO₂ enthalten.
Der im Herstellungsverfahren der vorliegenden Erfindung zu verwendende Stab kann nach einem herkömmlichen Verfahren, wie unidirektionales Erstarrenlassen und Sintern, hergestellt werden. Nehmen wir zum Beispiel den Fall, wo es sich bei dem supraleitenden Oxid um YBCO handelt, so ist unidirektionales Erstarrenlassen zu bevorzugen. Das unidirektionale Erstarrenlassen ist eine Art Zonenschmelzverfahren, bei dem die Übertragung von Wärme während des Erstarrens des Materials nur unidirektional erfolgt. Der durch das unidirektionale Erstarrenlassen von YBCO erhaltene Stab ist ein Einkristall, und aufgrund von weniger Korngrenzen innerhalb des Kristallteilchens wird der suprageleitete Strom weniger häufig durch Korngrenzen behindert. Das durch unidirektionales Erstarrenlassen hergestellte supraleitende Oxid ist im Allgemeinen ein Vorläufer und muss nach dem Tränken in einem geschmolzenen normalen Leiter durch eine Sauerstoffeinführungsbehandlung in einen O₂-behandelten Leiter umgewandelt werden.
In dem Herstellungsverfahren der vorliegenden Erfindung ist es nicht zu bevorzugen, den durch unidirektionales Erstarrenlassen hergestellten supraleitenden Einkristall während des Tränkens zu zersetzen. Gemäß dem Herstellungsverfahren der vorliegenden Erfindung wird die Temperatur des geschmolzenen normalen Leiters vorzugsweise auf nicht mehr als die peritektische Temperatur des supraleitenden Oxids, das den Stab bildet, eingestellt. Daher beträgt die Temperatur des geschmolzenen normalen Leiters vorzugsweise 940°C bis 970°C, wenn YBCO verwendet wird, 940°C bis 1000°C, wenn SmBCO verwendet wird, und 940°C bis 1020°C, wenn NdBCO verwendet wird.
In dem Herstellungsverfahren der vorliegenden Erfindung ist ein normaler Leiter außerdem besonders bevorzugt geschmolzen und unterkühlt. Daher ist die Temperatur des normalen Leiters besonders bevorzugt nicht höher als die peritektische Temperatur des supraleitenden Oxids und nicht höher als die Schmelztemperatur (955°C an der Luft, wenn der normale Leiter Silber ist). In diesem Fall wird das supraleitende Oxid (Stab) zu einer Art Impfkeim, und massiver geschmolzener normaler Leiter heftet sich an die Umgebung des supraleitenden Oxids unter Bildung eines Kontakts. Folglich kann ein noch festerer Kontakt gebildet werden.
Wenn die Zeit, während der der Stab in einem normalen Leiter getränkt wird, in dem Herstellungsverfahren der vorliegenden Erfindung länger wird, entsteht eine nichtsupraleitende Reaktionsschicht an der Grenzfläche zwischen dem supraleitenden Oxid und dem Kontakt, und der Kontaktwiderstand wird signifikant hoch. Wenn zum Beispiel YBCO als supraleitendes Oxid und Silber als normaler Leiter verwendet wird, schmilzt Cu aus in das geschmolzene Silber aus dem Y₁Ba₂Cu₃O_x-Supraleiter, und eine Cu-arme Reaktionsschicht entsteht zwischen Y₁Ba₂Cu₃O_x und dem geschmolzenen Silber. Gemäß dem Herstellungsverfahren der vorliegenden Erfindung sollte die Tränkzeit also kurz genug sein, um die Bildung einer Reaktionsschicht zu verhindern, oder sie kann lang sein, wenn eine anschließende Umkristallisierungsbehandlung angewendet wird, die die Reaktionsschicht zersetzt.
Wenn die Tränkzeit kurz ist, muss der Stab herausgezogen werden, bevor sich die oben genannte Reaktionsschicht zu bilden beginnt. Daher beträgt die Zeit 0,1 s bis 60 s, vorzugsweise 1 s bis 10 s, nachdem Keramik (supraleitendes Oxid) und Silber benetzt worden sind. Wenn die Tränkzeit lang ist, entsteht vorzugsweise eine Reaktionsschicht mit einer gleichmäßigen Dicke von etwa 20 μm bis 100 μm, und zwar 0,1 h bis 5 h, vorzugsweise 0,5 h bis 2 h, nachdem Keramik (supraleitendes Oxid) und Silber benetzt worden sind.
Die Umkristallisationsbehandlung, die im Herstellungsverfahren der vorliegenden Erfindung durchgeführt werden soll, kann das erneute Erhitzen des aus dem normalen Leiter herausgezogenen Stabs in einem Heizofen, wie einem kastenförmigen Elektroofen, umfassen, so dass der anhaftende normale Leiter wieder schmilzt und sich allmählich abkühlt und dadurch ein Umkristallisieren ermöglicht.
Wenn der Stab zum Beispiel aus YBCO besteht und der normale Leiter Silber ist, umfasst die Umkristallisationsbehandlung (1) das Bringen des Stabs mit daran haftendem Silber in einen Heizofen, (2) das Erhitzen des Stabs, so dass die Temperatur in der Atmosphäre von Raumtemperatur auf etwa T_max = 950°C bis 985°C erhöht wird, über etwa eine Stunde und (3) das allmähliche Abkühlen des Stabs auf eine Temperatur, die um etwa 5°C bis 50°C niedriger ist als T_max während der oben genannten erhöhten Temperatur, über etwa 10 bis 100 Stunden.
4 ist ein Querschnitt eines weiteren Beispiels für den Stromanschluss aus supraleitendem Oxid, der durch das Herstellungsverfahren der vorliegenden Erfindung hergestellt wird. In dieser Figur ist die nähere Umgebung des Stabendes vergrößert. Der dort gezeigte Stromanschluss 40 aus supraleitendem Oxid wurde hergestellt, indem man den aus supraleitendem Oxid bestehenden Stab 41 etwa eine Stunde lang in einem geschmolzenen normalen Leiter tränkte und eine Umkristallisationsbehandlung darauf anwendete. Der Stab 41 ist eine YBCO-Einkristallfaser, und der den Kontakt 45 bildende normale Leiter ist Silber. Diese Einkristallfaser ist unmittelbar nach einer Einkristallisationsbehandlung ein Vorläufer. Daher muss die Einkristallfaser nach der Umkristallisationsbehandlung durch eine Sauerstoffeinführungsbehandlung in einen O₂-behandelten Leiter umgewandelt werden.
Nach der Umkristallisationsbehandlung gibt es an der Grenzfläche zwischen dem Stab 41 und dem Kontakt 45 keine Reaktionsschicht. Die Grenzfläche weist Unregelmäßigkeiten auf, und die Kontaktfläche zwischen dem Stab 41 und dem Kontakt 45 hat zugenommen. Mit 47 wird Ba-Cu-O_x bezeichnet, das nach Zersetzung der Reaktionsschicht erzeugt wird, die sich auf der Oberfläche des Kontakts 45 befindet. Das Ba-Cu-O_x kann leicht entfernt werden, indem man die Oberfläche poliert. Der durch eine Umkristallisationsbehandlung hergestellte Stromanschluss 40 aus supraleitendem Oxid kann den Kontaktwiderstand reduzieren, da die Reaktionsschicht an der Grenzfläche zersetzt und die Kontaktfläche erhöht wurde.
Die Atmosphäre, in der das Herstellungsverfahren der vorliegenden Erfindung angewendet wird, unterliegt keiner besonderen Einschränkung. Das Herstellungsverfahren der vorliegenden Erfindung kann zum Beispiel an der Luft oder in einer Sauerstoffatmosphäre durchgeführt werden. Wenn das supraleitende Oxid YBCO ist, bei dem es sich um ein stöchiometrisches Material ohne feste Lösung handelt, kann eine supraleitende Y₁Ba₂Cu₃O_x-Phase in jeder Sauerstoffatmosphäre erhalten werden. Wenn es sich um SmBCO oder NdBCO handelt, wird das erfindungsgemäße Verfahren vorzugsweise unter einem Sauerstoff-Partialdruck von 0,01 atm angewendet.
Das Verfahren der vorliegenden Erfindung zur Gewinnung einer Verbindungsstelle, bei der keine Reaktionsschicht auf der Kontaktoberfläche zwischen dem supraleitenden Oxid und dem normalen Leiter gebildet ist, wird im Folgenden ausführlich unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert.
Dieses Verfahren des Verbindens eines supraleitenden Oxids und eines normalen Leiters umfasst ein Schritt des Tränkens eines Teils oder eines gesamten Elements, das aus dem supraleitenden Oxid besteht, in dem geschmolzenen normalen Leiter, dem zuvor eine Substanz hinzugefügt wurde, die dieselben Metallkomponenten wie im supraleitenden Oxid enthält. In der in 1 gezeigten Ausführungsform wird ein supraleitendes Oxid mit derselben Zusammensetzung wie das supraleitende Oxid, das den Stab 1 bildet, d. h. ein Hochtemperatur-Y-Supraleiter, pulverisiert und in einem Tiegel 4 zusammen mit einem normalen Leiter geschmolzen, und der Stab 1 wird darin getränkt, um das Verbindungsverfahren der vorliegenden Erfindung durchzuführen. In diesem Fall kann ein Stromanschluss aus supraleitendem Oxid hergestellt werden, das dem in 2 gezeigten ähnlich ist.
Die Form des in der vorliegenden Erfindung zu verwendenden Elements kann beliebig sein, solange sie zu dem Verwendungszweck des Elements passt. Wenn es sich zum Beispiel um einen Stromanschluss aus supraleitendem Oxid handelt, wie er in 2 gezeigt ist, ist das Element eine Faser oder ein Stab wie in den Ausführungsformen, die in den 1 und 2 gezeigt sind.
Dieses Verbindungsverfahren kann auf jede Verwendung angewendet werden, solange sie das Verbinden eines supraleitenden Oxids (insbesondere eines O₂-behandelten Leiters) und eines normalen Leiters betrifft. Es wird vorzugsweise auf die Herstellung des oben genannten Stromanschlusses aus supraleitendem Oxid angewendet.
Gemäß diesem Verbindungsverfahren umfasst das supraleitende Oxid, aus dem ein zu tränkendes Element hergestellt wird, wie im Falle des oben genannten erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens einen RE123-Supraleiter (supraleitendes Seltenerdoxid), bei dem es sich typischerweise um YBCO, supraleitendes Bi-Oxid, supraleitendes Tl-Oxid und dergleichen handelt.
Wenn ein Stromanschluss aus supraleitendem Oxid gemäß diesem Verbindungsverfahren hergestellt wird, wie es in 2 gezeigt ist, wird besonders bevorzugt ein RE123-Supraleiter, insbesondere YBCO, verwendet.
Wenn in diesem Verbindungsverfahren Silber als normaler Leiter verwendet wird, enthält das supraleitende Oxid vorzugsweise Silber.
Gemäß diesem Verbindungsverfahren muss der Supraleiter ein Metall sein, das den supraleitenden Zustand nicht beeinflusst, da das supraleitende Oxid gegenüber Verunreinigungen hochgradig empfindlich ist und selbst eine Spur einer Verunreinigung den supraleitenden Zustand zusammenbrechen lässt. Beispiele für ein solches Metall sind Edelmetalle, wie Gold und Silber, wobei Silber, das einen kleineren Widerstand hat und ökonomisch ist, die höchste Präferenz gegeben wird.
Die Substanz, die gemäß diesem Verbindungsverfahren zu dem geschmolzenen normalen Leiter gegeben werden soll, kann eine beliebige sein, solange sie dieselben Metallkomponenten enthält wie im supraleitenden Oxid. Eine solche Substanz hat dieselbe Zusammensetzung wie die Komponente des supraleitenden Oxids, d. h. dieselbe Zusammensetzung wie die Metallkomponente des supraleitenden Oxids und eine Sauerstoffkomponente.
Wenn das supraleitende Oxid, das das Element bildet, zum Beispiel ein RE123-Supraleiter (supraleitendes Seltenerdoxid) ist, wird eine Substanz verwendet, die wenigstens RE (Seltenerdmetall), Ba und Cu enthält. Um zu verhindern, dass das supraleitende Oxid in eine andere Phase umgewandelt wird, beträgt das RE/Ba/Cu-Zusammensetzungsverhältnis dieser Substanz jedoch vorzugsweise RE:Ba:Cu = 1,0–2,0:2,0–2,5:3,0–3,5. Insbesondere werden RE₁₂Ba_2,1Cu_3,1O_x und RE_1,8Ba_2,4Cu_3,4O_x verwendet, bei denen es sich um Gemische von RE₂Ba₁Cu₁O₅ und RE₁Ba₂Cu₃O_x handelt, die dieselbe Zusammensetzung wie das das Element bildende supraleitende Oxid aufweisen.
Gemäß diesem Verbindungsverfahren ist die zu dem geschmolzenen normalen Leiter hinzuzufügende Substanz jedoch im Hinblick auf eine leichte Herstellung und leichte Pulverisierung ein supraleitendes Oxid mit derselben Zusammensetzung wie das das Element bildende supraleitende Oxid. Man beachte, dass "dieselbe Zusammensetzung" in der vorliegenden Erfindung dieselben Komponenten und dasselbe Verhältnis der Komponenten bedeutet.
Gemäß diesem Verbindungsverfahren kann die Substanz vor oder nach dem Schmelzen des normalen Leiters zu dem normalen Leiter gegeben werden. Für eine leichte Zugabe wird sie vorzugsweise vor dem Schmelzen hinzugefügt. Die Substanz kann ohne besondere Einschränkung ein Pulver, Teilchen oder eine Masse sein. Sie wird jedoch vorzugsweise in Form eines Pulvers hinzugefügt, da dieses leicht in dem geschmolzenen normalen Leiter schmilzt. Die hinzuzufügende Menge beträgt 0,5 Gewichtsteile bis 20 Gewichtsteile, vorzugsweise 5 Gewichtsteile bis 10 Gewichtsteile, pro 100 Gewichtsteile des normalen Leiters.
Gemäß diesem Verbindungsverfahren, wie dem oben genannten Herstellungsverfahren der vorliegenden Erfindung, ist die Temperatur des geschmolzenen normalen Leiters vorzugsweise nicht höher als die peritektische Temperatur dieses supraleitenden Oxids, um eine Zersetzung des supraleitenden Oxids zu verhindern.
Gemäß diesem Verbindungsverfahren darf die Untergrenze der Tränkzeit des Elements, das aus dem supraleitenden Oxid besteht, in einem normalen Leiter nicht kürzer sein als die Zeit, die das supraleitende Oxid benötigt, um mit dem normalen Leiter benetzt zu werden, was nicht weniger als 0,1 s ist. Während die Obergrenze der Tränkzeit keiner besonderen Einschränkung unterliegt, wird ungefähr 1 Stunde genügen. Daher beträgt die Tränkzeit gemäß diesem Verbindungsverfahren vorzugsweise etwa 0,1 s bis 1 h.
Dieses Verbindungsverfahren kann ohne besondere Einschränkung an der Luft oder in einer Sauerstoffatmosphäre durchgeführt werden. Wenn es sich bei dem supraleitenden Oxid, das das Element bildet, um YBCO handelt, kann gemäß diesem Verbindungsverfahren eine Verbindung gebildet werden, während die Bildung einer Reaktionsschicht in jeder Sauerstoffatmosphäre unterdrückt wird. Wenn es sich bei dem supraleitenden Oxid, das das Element bildet, um SmBCO oder NdBCO handelt, wird das Verfahren gemäß diesem Verbindungsverfahren vorzugsweise unter einer sauerstoffarmen Atmosphäre (Sauerstoffpartialdruck nicht mehr als 0,02 atm) durchgeführt.
Das Verfahren zur Herstellung der Verbindungsstelle der vorliegenden Erfindung wird im Folgenden ausführlicher anhand von Beispielen erläutert, auf die die vorliegende Erfindung nicht beschränkt ist.
Beispiel 1 (nicht gemäß der vorliegenden Erfindung)
Gemäß dem Verbindungsverfahren, wie es in 1 gezeigt ist, wurde ein Stromanschluss aus supraleitendem Oxid hergestellt. Als normaler Leiter wurde Silber verwendet, und der Tränkschritt wurde in einem Elektroofen an der Luft durchgeführt. Zuerst wurde eine YBCO-Einkristallfaser (Durchmesser 1,5 mm) durch unidirektionales Erstarrenlassen hergestellt und als Stab verwendet. Dann wurde Silber, das den Kontakt bilden sollte, geschmolzen, und seine Temperatur wurde auf 950°C eingestellt, eine Temperatur, bei der sich das geschmolzene Silber in einem unterkühlten Zustand befand.
Der Stab wurde 5 s lang in dem geschmolzenen Silber (flüssigen Silber) getränkt und sofort danach herausgezogen und aus dem Ofen genommen. An ein Ende des Stabes, bei dem es sich um ein supraleitendes Oxid handelte, wurde Silber geheftet. Die Dicke des Silbers betrug 30 μm bis 40 μm. Dann wurde diese Probe 700 Stunden lang bei 500°C einer Sauerstoffeinführungsbehandlung in einer Sauerstoffatmosphäre (Sauerstoffpartialdruck 1 atm) unterzogen. Unter Verwendung dieser Probe als O₂-behandelter Leiter wurde ein Stromanschluss aus supraleitendem Oxid erhalten. Ein Gleichstrom wurde durch diesen Stromanschluss aus supraleitendem Oxid fließen gelassen, und der Kontaktwiderstand wurde aus der erzeugten Spannung berechnet. Als Ergebnis betrug der Kontaktwiderstand etwa 10^–12 Ωm².
Beispiel 2 (nicht gemäß der vorliegenden Erfindung)
Gemäß dem Herstellungsverfahren, wie es in 1 gezeigt ist, wurde ein Stromanschluss aus supraleitendem Oxid, wie er in 3 gezeigt ist, hergestellt. In derselben Weise wie in Beispiel 1 wurde Silber als normaler Leiter verwendet, und der Tränkschritt wurde in einem Elektroofen an der Luft durchgeführt. Zuerst wurden vier YBCO-Einkristallfasern (Durchmesser 1,5 mm) durch unidirektionales Erstarrenlassen hergestellt und als Stäbe verwendet. Dann wurde gemäß 3 eine Rille auf jedem Stab gebildet. Die Rille wurde mit einer Diamantklinge in einer Breite von 0,3 mm und einer Länge in Längsrichtung von 4–5 mm gebildet. Das Silber, das den Kontakt bilden sollte, wurde in einem Tiegel geschmolzen, und die Temperatur des flüssigen Silbers in dem Tiegel wurde für die Stäbe auf 950°C, 957°C, 966°C bzw. 970°C eingestellt.
Die Stäbe wurden 5 s lang in dem geschmolzenen Silber (flüssigen Silber) getränkt und sofort danach herausgezogen und aus dem Ofen genommen. Als Ergebnis war Silber auch an die Rille jedes Stabs geheftet. Die Oberfläche des äußeren Randes des Stabes 31 wurde einer Sputter-Behandlung unterzogen. Die Dicke des Silbers am äußeren Rand betrug 50 μm bis 100 μm.
Dann wurden diese Proben 700 Stunden lang bei 500°C einer Sauerstoffeinführungsbehandlung in einer Sauerstoffatmosphäre (Sauerstoffpartialdruck 1 atm) unterzogen. Unter Verwendung dieser Proben als O₂-behandelte Leiter wurden Stromanschlüsse aus supraleitendem Oxid erhalten. Der Kontaktwiderstand wurde in derselben Weise wie in Beispiel 1 berechnet. Als Ergebnis betrug der Kontaktwiderstand etwa 10^–12 Ωm².
Beispiel 3 (nicht gemäß der vorliegenden Erfindung)
Ein Stromanschluss aus supraleitendem Oxid, wie er in 4 gezeigt ist, wurde hergestellt. In derselben Weise wie in Beispiel 1 wurde Silber als normaler Leiter verwendet, und der Tränkschritt wurde in einem Elektroofen an der Luft durchgeführt. Zuerst wurden vier YBCO-Einkristallfasern (Durchmesser 1,5 mm) durch unidirektionales Erstarrenlassen hergestellt und als Stäbe verwendet. Dann wurde Silber, das den Kontakt bilden sollte, in einem Tiegel geschmolzen, und die Temperatur des flüssigen Silbers in dem Tiegel wurde für die Stäbe auf 949°C, 951°C, 957°C bzw. 962°C eingestellt.
Die Stäbe wurden 1 h lang in dem geschmolzenen Silber (flüssigen Silber) getränkt und sofort danach herausgezogen und aus dem Ofen genommen. Als Ergebnis war Silber an das Ende jeden Stabs geheftet, und eine Reaktionsschicht hatte sich an der Grenzfläche zwischen dem Stab und dem Silber gebildet. Die Zusammensetzung dieser Reaktionsschicht betrug etwa Y:Ba:Cu = 1:2:1,5. Die Ergebnisse bestätigten, dass Cu aus Y₁Ba₂Cu₃O_x, das den Stab bildete, heraus in das flüssige Silber geschmolzen war.
Dann wurde unter Verwendung eines Muffelofens (Induktionsofens) eine Umkristallisationsbehandlung durchgeführt. Die Umkristallisationsbehandlung umfasste eine Erhöhung der Temperatur der Atmosphäre auf 970°C über eine Stunde, dann schnelles Abkühlen auf 960°C über eine Minute und allmähliches Abkühlen auf 960 bis 940°C über 40 h, woraufhin im Ofen abkühlen gelassen wurde. Als Ergebnis war die Reaktionsschicht in Y₂Ba₁Cu₁O_x und Ba-Cu-O_x zersetzt, wobei Y₂Ba₁Cu₁O_x in das geschmolzene Silber genommen wurde und das andere unnötige Ba-Cu-O_x auf der Oberfläche blieb. Dieses Ba-Cu-O_x konnte leicht entfernt werden.
Die Grenzfläche zwischen dem Stab und dem Silber wurde mit einem Elektronenmikroskop beobachtet. Als Ergebnis wurden drastische Unregelmäßigkeiten beobachtet, was bedeutet, dass die Kontaktfläche an der Grenzfläche zunahm. Diese Proben wurden 700 Stunden lang bei 500°C einer Sauerstoffeinführungsbehandlung in einer Sauerstoffatmosphäre (Sauerstoffpartialdruck 1 atm) unterzogen. Unter Verwendung dieser Proben als O₂-behandelte Leiter wurden Stromanschlüsse aus supraleitendem Oxid erhalten. Der Kontaktwiderstand der Stromanschlüsse aus supraleitendem Oxid wurde in derselben Weise wie in Beispiel 1 berechnet. Der Kontaktwiderstand betrug nur etwa 10^–13 Ωm² bis 10^–12 Ωm².
Vergleichsbeispiel 1
Zuerst wurde eine YBCO-Einkristallfaser (Durchmesser 1,5 mm) in derselben Weise wie in Beispiel 1 durch unidirektionales Erstarrenlassen hergestellt. Dann wurde Silber durch Sputtern an ein Ende der Faser geheftet. Die Dicke der Silberschicht betrug 50 μm bis 100 μm. Dann wurde diese Probe 700 Stunden lang bei 500°C einer Sauerstoffeinführungsbehandlung in einer Sauerstoffatmosphäre (Sauerstoffpartialdruck 1 atm) unterzogen, wodurch ein Stromanschluss aus supraleitendem Oxid hergestellt wurde. Der Kontaktwiderstand dieses Stromanschlusses aus supraleitendem Oxid wurde in derselben Weise wie in Beispiel 1 berechnet. Als Ergebnis betrug der Kontaktwiderstand etwa 10^–9 Ωm² bis 10^–10 Ωm².
Die Ergebnisse der oben genannten Beispiele und Vergleichsbeispiele bestätigten, dass bei Verwendung des Herstellungsverfahrens der vorliegenden Erfindung zur Herstellung eines Stromanschlusses aus supraleitendem Oxid der Kontaktwiderstand an der Grenzfläche zwischen dem supraleitenden Oxid (insbesondere O₂-behandelten Leiter) und einem normalen Leiter (Kontakt) im Vergleich zu herkömmlichen Verfahren reduziert werden kann.
Wie nachgewiesen wurde, führt die Verwendung des Herstellungsverfahrens der vorliegenden Erfindung zur Reduktion des Kontaktwiderstands an der Grenzfläche zwischen einem supraleitenden Oxid (insbesondere O₂-behandelten Leiter) und einem normalen Leiter. Folglich kann die Joulesche Wärme an einem Stromanschluss mit einer kleinen Querschnittsfläche niedrig gehalten werden, was wiederum die Reduktion der Belastung eines Gefriergeräts und der Menge des verdampften Kühlmediums in Bezug auf eine supraleitende Spule ermöglicht.
Beispiel 4 (gemäß der vorliegenden Erfindung)
Ein Stromanschluss aus supraleitendem Oxid, wie er in 2 gezeigt ist, wurde wie folgt hergestellt. Silber (95 Gewichtsteile) und YBCO-Pulver (5 Gewichtsteile) wurden miteinander gemischt, und das Gemisch wurde in einen Aluminiumoxidtiegel gegeben. Das Gemisch wurde in einem Elektroofen an der Luft geschmolzen. Dann wurde die Temperatur der geschmolzenen Flüssigkeit auf 940°C bis 970°C gehalten, und ein Ende einer YBCO-Einkristallfaser (Durchmesser 1,5 mm), die durch unidirektionales Erstarrenlassen hergestellt wurde, wurde etwa eine Stunde lang getränkt. Dann wurde die Faser herausgezogen und 700 Stunden lang bei 500°C einer Sauerstoffeinführungsbehandlung in einer Sauerstoffatmosphäre (Sauerstoffpartialdruck 1 atm) unterzogen, was einen O₂-behandelten Leiter ergab, wodurch der Stromanschluss aus supraleitendem Oxid fertiggestellt wurde.
Die Grenzfläche zwischen dem Stab und dem Silber des oben genannten Stromanschlusses aus supraleitendem Oxid wurde mit einem Elektronenmikroskop beobachtet. Als Ergebnis wurde keine Reaktionsschicht gefunden. Ein Gleichstrom wurde durch diesen Stromanschluss aus supraleitendem Oxid fließen gelassen, und der Kontaktwiderstand wurde aus der erzeugten Spannung berechnet. Als Ergebnis betrug der Kontaktwiderstand nur etwa 10^–12 Ωm².
Vergleichsbeispiel 2
In derselben Weise wie in Beispiel 4, außer dass Silber allein in einen Aluminiumoxidtiegel gegeben und geschmolzen wurde, wurde ein Stromanschluss aus supraleitendem Oxid fertiggestellt. Die Grenzfläche zwischen dem supraleitenden Oxid und dem Silber des oben genannten Stromanschlusses aus supraleitendem Oxid wurde mit einem Elektronenmikroskop beobachtet. Als Ergebnis hatte sich eine Cu-arme Reaktionsschicht an der Grenzfläche zwischen dem supraleitenden Oxid und dem normalen Leiter gebildet. Der Kontaktwiderstand wurde in derselben Weise wie in Beispiel 5 berechnet. Als Ergebnis betrug der Kontaktwiderstand etwa 10^–6 bis 10^–5 Ωm².
Wie nachgewiesen wurde, kann die vorliegende Erfindung die Bildung einer Reaktionsschicht an der Grenzfläche zwischen einem supraleitenden Oxid (insbesondere O₂-behandelten Leiter) und dem normalen Leiter unterdrücken.
Gemäß dem Verbindungsverfahren der vorliegenden Erfindung kann ein Stromanschluss aus supraleitendem Oxid, der einen kleinen Kontaktwiderstand zwischen einem Kontakt und einem supraleitenden Oxid aufweist, leicht hergestellt werden.

Claims

Verfahren zur Herstellung einer Verbindungsstelle, die ein supraleitendes Oxid und einen normalen Leiter umfasst, umfassend einen Schritt des Tränkens eines Teils oder eines gesamten Elements, das aus dem supraleitenden Oxid besteht, in dem geschmolzenen normalen Leiter, dem zuvor eine Substanz hinzugefügt wurde, die dieselben Metallkomponenten wie im supraleitenden Oxid enthält, wobei die Substanz ein supraleitendes Oxid mit derselben Zusammensetzung wie das supraleitende Oxid, das das Element bildet, ist und wobei die hinzuzufügende Menge der Substanz 0,5 Gewichtsteile bis 20 Gewichtsteile pro 100 Gewichtsteile des normalen Leiters beträgt.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei das Element eine Einkristallfaser ist, die durch unidirektionales Erstarrenlassen aus einem supraleitenden Seltenerdoxid hergestellt ist.
Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei es sich bei dem normalen Leiter um Silber handelt.
Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der normale Leiter eine Temperatur von nicht mehr als der peritektischen Temperatur des supraleitenden Oxids hat.