JP2002321911A - ＭｇＢ２超伝導体の製造方法 - Google Patents

ＭｇＢ２超伝導体の製造方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 超伝導特性を示すＭｇＢ2を、さまざまな形
態のものとして、特別な装置を必要とせず、簡便で安価
に製造することができる方法を提供する。 【解決手段】 ＭｇおよびＢの溶液に電極を挿入して電
圧を印加することにより、負電極上に超伝導特性を示す
ＭｇＢ2を析出させることでＭｇＢ2超伝導体を製造す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この出願の発明は、ＭｇＢ2
超伝導体の製造方法に関するものである。さらに詳しく
は、この出願の発明は、超伝導特性を示すＭｇＢ2を、
あらゆる形態のものとして、特別な装置を必要とせず、
簡便で安価に製造することができる方法に関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術とその課題】超伝導臨界温度（Ｔｃ）が高
い超伝導体としては、酸化物系の超伝導物質が知られて
いる。しかしながら、酸化物系の超伝導物質は加工が困
難で、最も利用範囲の多い線状に加工しにくいという欠
点があった。そのため、酸化物系の超伝導物質に比べて
Ｔｃは低いものの、製造および加工が容易であることか
ら、Ａ１５型等に代表される金属系の超伝導物質が広く
使用されている。
【０００３】最近、金属間化合物である二ホウ化マグネ
シウム（ＭｇＢ2）がＴｃ＝３９Ｋという高い温度で超
伝導特性を示すことが、青山学院大学の秋光氏らにより
見出された。Ａ１５型金属系超伝導物質のＴｃが１５Ｋ
程度であって、その中でも高いＴｃを有するニオブ３ゲ
ルマニウムのＴｃが２３Ｋであることと比較すると、超
伝導ＭｇＢ2の発見により金属系の超伝導物質のＴｃが
大幅に上昇することになる。そしてこの超伝導ＭｇＢ2
は、Ａ１５型金属系超伝導物質に代わる超電導物質とし
てその応用が期待されている。
【０００４】しかしながら、超伝導ＭｇＢ2の合成につ
いては模索段階にあるというのが現状である。たとえ
ば、単一相のバルク体としてＭｇＢ2を製造するには、
構成元素であるＭｇとＢの極端な蒸気圧の違いから、数
ＧＰａもの高圧を必要としている。また、ＭｇＢ2ワイ
ヤの製造方法としては、ワイヤ形状のホウ素（Ｂ）とＭ
ｇ蒸気を９５０℃の高温状態において拡散および反応さ
せる方法が知られている。これらの方法は、高圧あるい
は高温を必要とするため特別な装置が使用されており、
簡便さおよびコストの面では決して十分に満足できるも
のではなかった。
【０００５】そこで、この出願の発明は、以上の通りの
事情に鑑みてなされたものであり、従来技術の問題点を
解消し、超伝導特性を示すＭｇＢ2を、線材、薄膜等の
あらゆる形態のものとして、特別な装置を必要とせず、
簡便で安価に製造することができる方法を提供すること
を課題としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】そこで、この出願の発明
は、上記の課題を解決するものとして、以下の通りの発
明を提供する。
【０００７】すなわち、まず第１には、この出願の発明
は、ＭｇおよびＢの溶液に電極を挿入して電圧を印加す
ることにより、負電極上に超伝導特性を示すＭｇＢ2を
析出させることを特徴とするＭｇＢ2超伝導体の製造方
法を提供する。
【０００８】そして、この出願の発明は、上記の発明に
おいて、第２には、負電極がハイドープシリコンである
ことを特徴とするＭｇＢ2超伝導体の製造方法を、第３
には、負電極がコイル形状の金属線であることを特徴と
するＭｇＢ2超伝導体の製造方法を提供する。
【０００９】また、この出願の発明は、第４には、上記
いずれかの方法で製造されたＭｇＢ 2超伝導体を備えて
いることを特徴とする超伝導材料等も提供する。
【００１０】
【発明の実施の形態】この出願の発明は、上記の通りの
特徴を持つものであるが、以下にその実施の形態につい
て説明する。
【００１１】まず、この出願の第１の発明が提供するＭ
ｇＢ2超伝導体の製造方法は、ＭｇおよびＢの溶液に電
極を挿入して電圧を印加することにより、負電極上に超
伝導特性を示すＭｇＢ2を析出させるようにしている。
【００１２】溶液としては、硝酸溶液、塩酸溶液、硫酸
溶液、炭酸溶液、ホウ酸溶液等、ＭｇとＢが含まれる酸
溶液であれば差し支えない。この溶液中のＭｇとＢの割
合は、得られるＭｇＢ2の超伝導特性を損なわない程度
であればよく、たとえば化学量論比でＭｇ：Ｂが１：２
程度であればよい。また、溶液中のＭｇＢ2としての濃
度については、０．２５〜０．６ｍｏｌ／ｌ程度、より
好適には０．５〜０．６ｍｏｌ／ｌ程度とすることが好
ましい。また、ＭｇおよびＢ以外にも、超伝導特性やそ
の他の諸特性を向上させる目的で、Ｍｎ，Ｆｅ，Ｃｏ，
Ｎｉ等の磁性元素などを添加することもできる。
【００１３】電極については、上記の酸溶液に対して化
学的に安定であれば、金属電極や、非金属であっても電
流を通ずるものからなる各種の電極を使用することがで
きる。具体的には、たとえば、金属電極としては、Ｆ
ｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｐｄ，Ａｇ，Ｐｔ，Ａｕ等から
なる電極が、非金属電極としては、グラファイト，ハイ
ドープシリコン，スズ酸化物等が例示される。
【００１４】この発明においては、上記の溶液に電極を
挿入して電圧を印加する電気析出の手法により、負電極
上に析出物として超伝導特性を示すＭｇＢ2を得ること
ができる。
【００１５】このように、この出願の発明は簡単な構成
により、ＭｇＢ2を製造することができる。そして、溶
液濃度や印加電圧などの条件を最適化することにより、
負電極上にＭｇＢ2を一様な厚みで育成することができ
る。この出願の発明の方法は、真空蒸着等の高度かつ高
価な装置を用いる必要がなく、メッキ等の用途に使用さ
れる簡単な装置により、ＭｇＢ2膜の製膜が可能とな
る。従って、安価で簡便にＭｇＢ2超伝導体の製造およ
びＭｇＢ2膜の製膜が可能となる。また、この出願の発
明の方法によると、真空蒸着法では実現することができ
ない基板裏面へのＭｇＢ2膜の製膜等も可能となる。
【００１６】加えて、電極としては、上記の要件を満た
すものであれば、平板あるいは棒状の電極に限定される
ことなく、任意の形状を有する基板を電極に用いること
ができる。そのため、たとえば、あらかじめ線状、コイ
ル状等の所望の形状に成形した基板上にＭｇＢ2を均一
に析出させることにより、ＭｇＢ2の超伝導線材あるい
は超伝導コイル等を作製することも可能となる。すなわ
ち、ＭｇＢ2超伝導マグネットを製造することができ
る。また、たとえば常温で１Ωｃｍ以下というような低
抵抗を示すハイドープシリコン上にＭｇＢ2を均一に析
出させることにより、広い温度範囲で低抵抗性を備える
材料、基板、素子などが実現できる。もちろん平面基板
を電極とした基板上へのＭｇＢ2の製造も可能である。
これは、ＭｇＢ2を利用したジョセフソン素子や超伝導
量子干渉素子（ＳＱＵＩＤ）等の作製にも応用すること
が可能である。
【００１７】この出願の発明の方法によって作製された
Ｔｃの高いＭｇＢ2超伝導体が超伝導マグネットに応用
されるようになると、液体Ｈｅを使用しない冷凍機によ
る超伝導マグネットが一層安価に提供されることにな
る。このことは特に、医療分野で使用されているＣＴス
キャンの普及に大きく貢献し、また経済効果も期待でき
る。同様に、磁気共鳴画像化装置（ＭＲＩ）に用いられ
る超伝導部品も安価に量産できるようになるものと期待
できる。
【００１８】以下、添付した図面に沿って実施例を示
し、この発明の実施の形態についてさらに詳しく説明す
る。
【００１９】
【実施例】市販のＭｇＢ2粉末１．０ｇを市販の濃硝酸
水溶液４０ｍｌに溶解し、このとき生じたゲル状物質お
よび数粒の不溶性の微小固形不純物を濾過することによ
り取り除き、褐色透明の溶液を得た。
【００２０】この溶液を容量５０ｍｌの白金るつぼに入
れ、溶液中に太さ１ｍｍの白金線を白金るつぼと接触し
ないように挿入した。白金線を負極、白金るつぼを正極
として４.０Ｖの定電圧をかけ、るつぼ壁面に発生する
刺激性のガスを排気しながら静置した。溶液は自然蒸発
により徐々に濃縮され、約６時間後に２倍ほどに濃縮さ
れた時点から、白金線に黒色物質が析出し始めた。この
黒色物質は白金線の周囲に均一の厚さで膜状に成長し
た。
【００２１】ＭｇＢ2が成長した部分の白金線を切断し
て試料とし、２０Ｇａｕｓｓの磁場下における試料の磁
化特性をＳＱＵＩＤ磁束計により測定した。その白金線
試料の磁化−温度曲線を図１に例示した。図中のデータ
は、白金線自体の常磁性成分を除いたものであり、無磁
場冷却した場合をＺＦＣで、磁場中冷却した場合をＦＣ
で示した。また、ＺＦＣ曲線のＴｃ近傍の拡大図を示し
た。この白金線試料は、ＭｇＢ2の超伝導転移温度であ
る３９Ｋ近傍において、マイスナー反磁性を明確に示す
ことが示された。
【００２２】もちろん、この発明は以上の例に限定され
るものではなく、細部については様々な態様が可能であ
ることは言うまでもない。
【００２３】
【発明の効果】以上詳しく説明した通り、この発明によ
って、超伝導特性を示すＭｇＢ2を、さまざまな形態の
ものとして、特別な装置を必要とせず、簡便で安価に製
造することができる方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例において製造した、ＭｇＢ2で被覆され
た白金線試料の磁化−温度曲線を例示した図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｌ 39/12 Ｈ０１Ｌ 39/24 Ｂ 39/24 Ｃ２５Ｂ 1/00 Ｚ Ｆターム(参考） 4G047 JA03 JC16 KD08 LB01 LB03 4K011 AA09 AA15 AA69 DA11 4K021 AB25 BA04 DA10 DA13 4M113 AD36 BA23 CA11 CA42

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ＭｇおよびＢの溶液に電極を挿入して電
    圧を印加することにより、負電極上に超伝導特性を示す
    ＭｇＢ2を析出させることを特徴とするＭｇＢ2超伝導体
    の製造方法。
  2. 【請求項２】 負電極がハイドープシリコンであること
    を特徴とする請求項１記載のＭｇＢ2超伝導体の製造方
    法。
  3. 【請求項３】 負電極がコイル形状の金属線であること
    を特徴とする請求項１記載のＭｇＢ2超伝導体の製造方
    法。
  4. 【請求項４】 請求項１ないし３いずれかの方法で製造
    されたＭｇＢ2超伝導体を備えていることを特徴とする
    超伝導材料。
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