JP2763075B2 - 酸化物超電導体 - Google Patents
酸化物超電導体Info
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- Y02E40/60—Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment
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- Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、超電導遷移温度Tcが液体窒素温度をこえる
酸化物超電導体に関するものである。
酸化物超電導体に関するものである。
液体窒素温度をこえる超電導遷移温度Tc（絶体温度90
K）をもつ代表的酸化物超電導体として３層構造ペロブ
スカイトRBa2Cu3O7（Ｒ＝Y,La,希土類元素）が発見され
ている（Appl.Phys.Lett.Vol.51（1987）P57）。ところ
が、この酸化物超電導体は酸素含有量が熱処理条件等で
変化し、これにともなって斜方晶−正方晶相転移を起こ
す。この相転移により超導電遷移温度Tcも０から90Kま
で大きく変化することが知られている（Phys.Rev.B36
（1987）P5719） 〔発明が解決しようとする課題〕 しかしながら、例えば、RBa2Cu3O7粉末を銀パイプに
充填し、これを冷間線引き加工で線状にした後、RBa2Cu
3O7粉末の焼結熱処理（800〜900℃）により、超電導線
材とする方法（銀シース線材法）で実用化する場合、焼
結熱処により酸素が抜けてしまい、超電導特性が劣下し
てしまうことを本発明者は見い出した。
K）をもつ代表的酸化物超電導体として３層構造ペロブ
スカイトRBa2Cu3O7（Ｒ＝Y,La,希土類元素）が発見され
ている（Appl.Phys.Lett.Vol.51（1987）P57）。ところ
が、この酸化物超電導体は酸素含有量が熱処理条件等で
変化し、これにともなって斜方晶−正方晶相転移を起こ
す。この相転移により超導電遷移温度Tcも０から90Kま
で大きく変化することが知られている（Phys.Rev.B36
（1987）P5719） 〔発明が解決しようとする課題〕 しかしながら、例えば、RBa2Cu3O7粉末を銀パイプに
充填し、これを冷間線引き加工で線状にした後、RBa2Cu
3O7粉末の焼結熱処理（800〜900℃）により、超電導線
材とする方法（銀シース線材法）で実用化する場合、焼
結熱処により酸素が抜けてしまい、超電導特性が劣下し
てしまうことを本発明者は見い出した。
これに対して、YBa2Cu3O7型結晶構造（第２図）で２
重のCuO鎖を有する酸化物YBa2Cu4O8（第１図）では、85
0℃付近まで酸素の出入りも見られず安定であるが、超
電導遷移温度Tcが80Kと低く（Nature.Vol 336（1988）P
660）、液体窒素温度マージンが小さすぎるため、実用
化は困難であった。
重のCuO鎖を有する酸化物YBa2Cu4O8（第１図）では、85
0℃付近まで酸素の出入りも見られず安定であるが、超
電導遷移温度Tcが80Kと低く（Nature.Vol 336（1988）P
660）、液体窒素温度マージンが小さすぎるため、実用
化は困難であった。
本発明は、前記問題点を解決するためになされたもの
である。
である。
本発明の目的は、液体窒素温度よりも充分高い超電導
遷移温度Tcを有し、かつ高温まで酸素の出入りがなく安
定な超電導体を提供することにある。
遷移温度Tcを有し、かつ高温まで酸素の出入りがなく安
定な超電導体を提供することにある。
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、
本明細書の記述及び添付図面によって明らかになるであ
ろう。
本明細書の記述及び添付図面によって明らかになるであ
ろう。
前記目的を達成するために、本発明は、３層構造ペロ
ブスカイトYBa2Cu3O7型結晶構造で２重のCuO鎖を有する
酸化物YBa2Cu4O8において、Ｙを0.1〜20原子％Caに置換
したことを最も主要な特徴とする。
ブスカイトYBa2Cu3O7型結晶構造で２重のCuO鎖を有する
酸化物YBa2Cu4O8において、Ｙを0.1〜20原子％Caに置換
したことを最も主要な特徴とする。
前述した手段によれば、母材となる超電導体YBa2Cu4O
8の超電導遷移温度Tcが80Kであるのに対し、Ｙを部分的
にCaに置換することによって、その超電導遷移温度Tcが
90Kまで上昇することが認められた。さらに、熱分析の
結果、本発明の酸化物超電導体は850℃付近まで酸素の
出入りもなく安定に存在することが確認できた。
8の超電導遷移温度Tcが80Kであるのに対し、Ｙを部分的
にCaに置換することによって、その超電導遷移温度Tcが
90Kまで上昇することが認められた。さらに、熱分析の
結果、本発明の酸化物超電導体は850℃付近まで酸素の
出入りもなく安定に存在することが確認できた。
従って、本発明による超電導体を銀シース線材化する
場合、最終工程である焼結熱処理後も超電導特性をそこ
なうことなく、安定な超電導線材を作製することができ
る。
場合、最終工程である焼結熱処理後も超電導特性をそこ
なうことなく、安定な超電導線材を作製することができ
る。
以下、本発明の一実施例を図面を用いて具体的に説明
する。
する。
まず、本発明による酸化物超電導体の基本構造である
YBa2Cu4O8の構造を第１図に示し、従来のYBa2Cu3O7の構
造を第２図に示す。第１図及び第２図において、１は
Ｙ、２はBa、３はCu、４は線分の交差点に配置されるＯ
である。
YBa2Cu4O8の構造を第１図に示し、従来のYBa2Cu3O7の構
造を第２図に示す。第１図及び第２図において、１は
Ｙ、２はBa、３はCu、４は線分の交差点に配置されるＯ
である。
本発明の酸化物超伝導体Y1-XCaXBa2Cu4O8（Ｘ＝0.001
〜0.2）は、第１図に示すように、３層構造ペロブスカ
イトYBa2Cu3O7型結晶構造の１重のCuO鎖を、２重のCuO
鎖に置換し、さらにＹを部分的にCaに置換したものであ
る。この２重のCuO鎖を有する構造において、一部ＹをC
aに置換することが本発明の一つの特徴である。
〜0.2）は、第１図に示すように、３層構造ペロブスカ
イトYBa2Cu3O7型結晶構造の１重のCuO鎖を、２重のCuO
鎖に置換し、さらにＹを部分的にCaに置換したものであ
る。この２重のCuO鎖を有する構造において、一部ＹをC
aに置換することが本発明の一つの特徴である。
次に、本発明の酸化物超電導体の一実施例について説
明する。
明する。
純度99.9％のY2O3、Ba（NO3）、CuO、CaCO3粉末を化
学組成式（Y1-XCaX）Ba2Cu4O8において、Ｘ＝0,0.025,
0.5,0.10,0.20,0.25となるように混合し、空気中で850
℃で24時間の仮焼処理を行った。仮焼粉を粉砕した後、
同体積のNa2CO3とを混合した。該混合粉末をさらに空気
中で800℃で72時間の熱処理を行った後、水洗によりNa2
CO3を分離して（Y1-XCaX）Ba2Cu4O8の超電導粉末を得
た。
学組成式（Y1-XCaX）Ba2Cu4O8において、Ｘ＝0,0.025,
0.5,0.10,0.20,0.25となるように混合し、空気中で850
℃で24時間の仮焼処理を行った。仮焼粉を粉砕した後、
同体積のNa2CO3とを混合した。該混合粉末をさらに空気
中で800℃で72時間の熱処理を行った後、水洗によりNa2
CO3を分離して（Y1-XCaX）Ba2Cu4O8の超電導粉末を得
た。
この（Y1-XCaX）Ba2Cu4O8の超電導粉末の生成相を粉
末Ｘ線回折でYBa2Cu4O8構造を有することを確認した。
その確認のための粉末Ｘ線回折結果を第３図及び第４図
に示す。第３図は、前記YBa2Cu4O8（前記化学組成式の
Ｘ＝0.0の場合）の粉末Ｘ線回折パターンであり、第４
図は、Ｙ0.9Ca０・１Ba2Cu4O8（前記化学組成式のＸ＝
0.1の場合）の粉末Ｘ線回折パターンである。
末Ｘ線回折でYBa2Cu4O8構造を有することを確認した。
その確認のための粉末Ｘ線回折結果を第３図及び第４図
に示す。第３図は、前記YBa2Cu4O8（前記化学組成式の
Ｘ＝0.0の場合）の粉末Ｘ線回折パターンであり、第４
図は、Ｙ0.9Ca０・１Ba2Cu4O8（前記化学組成式のＸ＝
0.1の場合）の粉末Ｘ線回折パターンである。
第３図及び第４図において、図中の数字はＸ線回折の
ピークの指数である。
ピークの指数である。
前記第３図及び第４図からわかるように、前記YBa2Cu
4O8（Ｘ＝0.0の場合）の粉末Ｘ線回折パターンとＹ0.9C
a０・１Ba2Cu4O8（Ｘ＝0.1の場合）の粉末Ｘ線回折パタ
ーンはほぼ同一であり、両者の結晶構造が前記Ｙの一部
をCa置換しても変らないことを明らかにしている。すな
わち、（Y1-XCaX）Ba2Cu4O8の超電導粉末の生成相はYBa
2Cu4O8構造を有する。
4O8（Ｘ＝0.0の場合）の粉末Ｘ線回折パターンとＹ0.9C
a０・１Ba2Cu4O8（Ｘ＝0.1の場合）の粉末Ｘ線回折パタ
ーンはほぼ同一であり、両者の結晶構造が前記Ｙの一部
をCa置換しても変らないことを明らかにしている。すな
わち、（Y1-XCaX）Ba2Cu4O8の超電導粉末の生成相はYBa
2Cu4O8構造を有する。
また、前記（Y1-XCaX）Ba2Cu4O8の超電導粉末の超電
導特性を抵抗測定により調べた。
導特性を抵抗測定により調べた。
前記抵抗測定用試料は、前記（Y1-XCaX）Ba2Cu4O8の
超電導粉末を矩形粉末成形ダイスで成形後、空気中800
℃で24時間の焼結処理で作製した。
超電導粉末を矩形粉末成形ダイスで成形後、空気中800
℃で24時間の焼結処理で作製した。
前記（Y1-XCaX）Ba2Cu4O8の超電導粉末の超電導特性
の測定結果（評価結果）を第５図（温度対抵抗率特性
図）及び表Ｉに示す。
の測定結果（評価結果）を第５図（温度対抵抗率特性
図）及び表Ｉに示す。
Tc0は抵抗０のときの温度であり、TcONは常伝導状態
から超電導移動を開始する温度である。
から超電導移動を開始する温度である。
本実施例の（Y1-XCaX）Ba2Cu4O8の超電導粉末の試料
は、第５図及び表Ｉからわかるように、いずれも約90K
の超電導遷移温度Tcを示す。この超電導遷移温度Tc（約
90K）は、液体窒素温度（77K）よりも充分高い温度であ
る。
は、第５図及び表Ｉからわかるように、いずれも約90K
の超電導遷移温度Tcを示す。この超電導遷移温度Tc（約
90K）は、液体窒素温度（77K）よりも充分高い温度であ
る。
前記（Y1-XCaX）Ba2Cu4O8のＸ＝0.25の試料は、同じ
程度の超電導遷移温度Tcを示すが、不純物相を除いた部
分の電子線プローブマイクロアナライザーでの分析によ
れば、20原子％以上Ca置換（表Ｉ）がなされていないこ
とがわかった。
程度の超電導遷移温度Tcを示すが、不純物相を除いた部
分の電子線プローブマイクロアナライザーでの分析によ
れば、20原子％以上Ca置換（表Ｉ）がなされていないこ
とがわかった。
すなわち、Ｙ位置を部分的にCaに置換しても、YBa2Cu
4O8型酸化物の構造は破壊されることはないが、置換量
が20原子％をこえると、超電導体合成時に不純物相の生
成により超電導相が減少するため、好ましくはない。
4O8型酸化物の構造は破壊されることはないが、置換量
が20原子％をこえると、超電導体合成時に不純物相の生
成により超電導相が減少するため、好ましくはない。
また、例えば、第６図の（イ）に示すように、Ｘ＝0.
1の試料が熱分析の結果、常温から850℃付近まで重量変
化を示さず、850〜900℃で重量の減少を示すことから、
850℃という高温に至るまで酸素の出入りもなく安定に
存在することが確認できた。ところが、従来の超電導体
YBa2Cu3O7では、第６図の（ハ）に示すように、400〜80
0℃で極端に酸素が抜けおちてしまう。
1の試料が熱分析の結果、常温から850℃付近まで重量変
化を示さず、850〜900℃で重量の減少を示すことから、
850℃という高温に至るまで酸素の出入りもなく安定に
存在することが確認できた。ところが、従来の超電導体
YBa2Cu3O7では、第６図の（ハ）に示すように、400〜80
0℃で極端に酸素が抜けおちてしまう。
第６図において、（イ）は本実施例の（Y1-XCaX）Ba2
Cu4O8の超電導粉末のＸ＝0.1の試料、（ロ）は（Y1-XCa
X）Ba2Cu4O8の超電導粉末のＸ＝0.0の試料、（ハ）は従
来のYBa2Cu3O7の構造の試料である。
Cu4O8の超電導粉末のＸ＝0.1の試料、（ロ）は（Y1-XCa
X）Ba2Cu4O8の超電導粉末のＸ＝0.0の試料、（ハ）は従
来のYBa2Cu3O7の構造の試料である。
以上の説明からわかるように、本実施例によれば、母
材となる超電導体YBa2Cu4O8の超電導遷移温度Tcが80Kで
あるのに対し、Ｙを部分的にCaに置換することによっ
て、その超電導遷移温度Tcが90Kまで上昇することが認
められた。さらに、熱分析の結果、本発明の酸化物超電
導体は850℃付近まで酸素の出入りもなく安定に存在す
ることが確認できた。
材となる超電導体YBa2Cu4O8の超電導遷移温度Tcが80Kで
あるのに対し、Ｙを部分的にCaに置換することによっ
て、その超電導遷移温度Tcが90Kまで上昇することが認
められた。さらに、熱分析の結果、本発明の酸化物超電
導体は850℃付近まで酸素の出入りもなく安定に存在す
ることが確認できた。
また、本発明による酸化物超伝導体は、銀シース線材
化する場合、最終工程である焼結熱処理後も超電導特性
をそこなうことなく、安定な超電導線材を作製すること
ができる。
化する場合、最終工程である焼結熱処理後も超電導特性
をそこなうことなく、安定な超電導線材を作製すること
ができる。
また、本発明による酸化物超電導体は、高温成形を行
う場合、バインダーの使用で高密度成形が可能である。
すなわち、従来の超電導体YBa2Cu3O7は、400℃以上にお
ける高温バインダー除去ができないが、超電導体YBa2Cu
4O8は、400℃以上約800℃まで高温バインダー除去がで
きる。これにより、高密度成形ができるので、超電導電
流密度を向上させることができる。
う場合、バインダーの使用で高密度成形が可能である。
すなわち、従来の超電導体YBa2Cu3O7は、400℃以上にお
ける高温バインダー除去ができないが、超電導体YBa2Cu
4O8は、400℃以上約800℃まで高温バインダー除去がで
きる。これにより、高密度成形ができるので、超電導電
流密度を向上させることができる。
また、従来の超電導体YBa2Cu3O7の薄膜は、比表面積
が大きいため、酸素抜け（薄膜の場合、常温例えば20℃
で現実に酸素抜けがでることがわかった）が大きくなる
ので、超電導遷移温度Tcが劣化していたが、本発明によ
る酸化物超電導体の薄膜は、YBa2Cu3O7に比較すると酸
素の抜け等が起り難く、超電導遷移温度Tcが安定であ
る。
が大きいため、酸素抜け（薄膜の場合、常温例えば20℃
で現実に酸素抜けがでることがわかった）が大きくなる
ので、超電導遷移温度Tcが劣化していたが、本発明によ
る酸化物超電導体の薄膜は、YBa2Cu3O7に比較すると酸
素の抜け等が起り難く、超電導遷移温度Tcが安定であ
る。
以上、本発明を実施例にもとづき具体的に説明した
が、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、
その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能である
ことは言うまでもない。
が、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、
その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能である
ことは言うまでもない。
例えば、本発明は、低温電子装置の配線、あるいは磁
気遮へい等に用いることができることは、勿論である。
気遮へい等に用いることができることは、勿論である。
以上、説明したように、本発明によれば、液体窒素温
度よりも充分高い超電導遷移温度Tcを有し、かつ高温ま
で酸素の出入りがなく安定な超電導体を提供できる。
度よりも充分高い超電導遷移温度Tcを有し、かつ高温ま
で酸素の出入りがなく安定な超電導体を提供できる。
第１図は、本発明の一実施例のYBa2Cu4O8の構造を説明
するための図、 第２図は、従来のYBa2Cu3O7の構造を説明するための
図、 第３図は、本実施例に係るYBa2Cu4O8（Ｘ＝0.0の場合）
の粉末Ｘ線回折パターン、 第４図は、本実施例のＹ0.9Ca０・１Ba2Cu4O8（Ｘ＝0.1
の場合）の粉末Ｘ線回折パターン、 第５図は、本実施例の（Y1-XCaX）Ba2Cu4O8の超電導粉
末の試料の超電導特性を示す図、 第６図は、本実施例のＹ0.9Ca０・１Ba2Cu4O8における
Ｘ＝0.1の試料の熱分析の結果を示す図である。 図中、１……Ｙ、２……Ba、３……Cu、４……Ｏ。
するための図、 第２図は、従来のYBa2Cu3O7の構造を説明するための
図、 第３図は、本実施例に係るYBa2Cu4O8（Ｘ＝0.0の場合）
の粉末Ｘ線回折パターン、 第４図は、本実施例のＹ0.9Ca０・１Ba2Cu4O8（Ｘ＝0.1
の場合）の粉末Ｘ線回折パターン、 第５図は、本実施例の（Y1-XCaX）Ba2Cu4O8の超電導粉
末の試料の超電導特性を示す図、 第６図は、本実施例のＹ0.9Ca０・１Ba2Cu4O8における
Ｘ＝0.1の試料の熱分析の結果を示す図である。 図中、１……Ｙ、２……Ba、３……Cu、４……Ｏ。
フロントページの続き (72)発明者 腰塚 直己 東京都江東区東雲１丁目14番３号 財団 法人国際超電導産業技術研究センター超 電導工学研究所内 (56)参考文献 特開 平３−164427（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−65510（ＪＰ，Ａ) 特公 平８−32556（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) C01G 1/00 ZAA
Claims (1)
- 【請求項１】３層構造ペロブスカイトYBa2Cu3O7型結晶
構造で２重のCuO鎖を有する酸化物YBa2Cu4O8において、
Ｙを0.1〜20原子％Caに置換したことを特徴とする酸化
物超電導体。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1176472A JP2763075B2 (ja) | 1989-07-07 | 1989-07-07 | 酸化物超電導体 |
| KR1019910700270A KR0159487B1 (ko) | 1989-07-07 | 1990-07-07 | 산화물초전도체 및 그 제조방법 |
| PCT/JP1990/000877 WO1991000847A1 (en) | 1989-07-07 | 1990-07-07 | Oxide superconductor and method of producing the same |
| EP90910173A EP0436723B1 (en) | 1989-07-07 | 1990-07-07 | Oxide superconductor and method of producing the same |
| DE69020327T DE69020327T2 (de) | 1989-07-07 | 1990-07-07 | Oxyde supraleitfahiges mittel und verfahren zur herstellung. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1176472A JP2763075B2 (ja) | 1989-07-07 | 1989-07-07 | 酸化物超電導体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04144915A JPH04144915A (ja) | 1992-05-19 |
| JP2763075B2 true JP2763075B2 (ja) | 1998-06-11 |
Family
ID=16014276
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1176472A Expired - Fee Related JP2763075B2 (ja) | 1989-07-07 | 1989-07-07 | 酸化物超電導体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2763075B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003095652A (ja) * | 2001-09-20 | 2003-04-03 | Internatl Superconductivity Technology Center | Ｃａ置換希土類系１２３超電導体 |
-
1989
- 1989-07-07 JP JP1176472A patent/JP2763075B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003095652A (ja) * | 2001-09-20 | 2003-04-03 | Internatl Superconductivity Technology Center | Ｃａ置換希土類系１２３超電導体 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04144915A (ja) | 1992-05-19 |
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