JP2821568B2 - 超電導ウィスカー複合体の製造方法 - Google Patents
超電導ウィスカー複合体の製造方法Info
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- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、酸化物超電導ウィスカ
ー複合体とその製造方法に関する。
ー複合体とその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術とその問題点】近年の酸化物超電導体に関
しては、基礎研究および応用研究の両分野において目ざ
ましい進展が認められる。基礎研究分野においては、新
組成超電導体の発見、新しい合成法の開発、超電導発現
機構の解明などについての進展がある。また、応用研究
分野においても、電気・電子材料から医療分野までとそ
の研究範囲は広っており、様々な分野から酸化物超電導
材料の開発、機能性向上などへの期待が高まりつつあ
る。
しては、基礎研究および応用研究の両分野において目ざ
ましい進展が認められる。基礎研究分野においては、新
組成超電導体の発見、新しい合成法の開発、超電導発現
機構の解明などについての進展がある。また、応用研究
分野においても、電気・電子材料から医療分野までとそ
の研究範囲は広っており、様々な分野から酸化物超電導
材料の開発、機能性向上などへの期待が高まりつつあ
る。
【０００３】現在、超電導材料として広く利用されてい
るものは、ニオブ・チタン合金などの非酸化物超電導材
料である。しかしながら、これらの非酸化物超電導材料
の臨界温度は低いので、冷却のためには液体ヘリウムを
用いなければならず、冷却コストが高くなる。
るものは、ニオブ・チタン合金などの非酸化物超電導材
料である。しかしながら、これらの非酸化物超電導材料
の臨界温度は低いので、冷却のためには液体ヘリウムを
用いなければならず、冷却コストが高くなる。
【０００４】一方、酸化物超電導材料には、液体窒素の
沸点以上の臨界温度を有するものがあり、これを用いれ
ば、冷却コストは軽減される。そのため、酸化物超電導
材料を利用する電力貯蔵、電力輸送、強磁場発生などに
ついての研究開発が活発になされている。これらの目的
を達成するためには、超電導体物質を線材化する必要が
ある。線材化方法としては、酸化物超電導体の仮焼粉末
を銀シ−スに詰めて再熱処理する方法、ゾル・ゲル法、
酸化物超電導体の融液からの線引き法などがある。しか
しながら、これらの方法により得られた線材は、多結晶
体であるため、良好な超電導特性を得るためには、結晶
粒の配向化および材料の高密度化だけではなく、結晶粒
界での弱結合という問題点をも克服しなければならな
い。
沸点以上の臨界温度を有するものがあり、これを用いれ
ば、冷却コストは軽減される。そのため、酸化物超電導
材料を利用する電力貯蔵、電力輸送、強磁場発生などに
ついての研究開発が活発になされている。これらの目的
を達成するためには、超電導体物質を線材化する必要が
ある。線材化方法としては、酸化物超電導体の仮焼粉末
を銀シ−スに詰めて再熱処理する方法、ゾル・ゲル法、
酸化物超電導体の融液からの線引き法などがある。しか
しながら、これらの方法により得られた線材は、多結晶
体であるため、良好な超電導特性を得るためには、結晶
粒の配向化および材料の高密度化だけではなく、結晶粒
界での弱結合という問題点をも克服しなければならな
い。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明は、超
電導特性に優れた単結晶である超電導ウィスカーが高配
向化され、粒界での弱結合の問題が解決され、且つ高密
度化された超電導材料を得ることを主な目的とする。
電導特性に優れた単結晶である超電導ウィスカーが高配
向化され、粒界での弱結合の問題が解決され、且つ高密
度化された超電導材料を得ることを主な目的とする。
【０００６】本発明者は、上記の様な技術の現状に鑑み
て種々実験および研究を重ねてきた。その結果、Ｂｉ２
Ｓｒ２ＣａＣｕ２Ｏ８構造を有する超電導ウィスカーと
Ｂｉ２Ｓｒ２ＣａＣｕ２Ｏ８構造を有する超電導粉末結
晶とを混合した後ホットプレス焼結する場合には、両材
料の混合物を成形した後大気圧下で焼結する場合或いは
超電導粉末結晶単独をホットプレスする場合に比して、
超電導粉末の粒成長と配向とが促進され、臨界電流密度
も向上した酸化物超電導材料が得られることを見出し
た。
て種々実験および研究を重ねてきた。その結果、Ｂｉ２
Ｓｒ２ＣａＣｕ２Ｏ８構造を有する超電導ウィスカーと
Ｂｉ２Ｓｒ２ＣａＣｕ２Ｏ８構造を有する超電導粉末結
晶とを混合した後ホットプレス焼結する場合には、両材
料の混合物を成形した後大気圧下で焼結する場合或いは
超電導粉末結晶単独をホットプレスする場合に比して、
超電導粉末の粒成長と配向とが促進され、臨界電流密度
も向上した酸化物超電導材料が得られることを見出し
た。
【０００７】すなわち、本発明は、下記の酸化物超電導
ウィスカー複合体とその製造方法を提供するものであ
る；１．酸化物超電導ウィスカーと酸化物超電導粉末と
から構成され、超電導ウィスカーおよび超電導粉末結晶
は、ともにＢｉ、Ｓｒ、Ｃａ、ＣｕおよびＯからなり且
つＢｉ２Ｓｒ２ＣａＣｕ２Ｏ８構造を有しており、超電
導ウィスカーの含量が全重量の５〜４０重量％であり、
さらに超電導ウィスカーおよび超電導粉末結晶のａｂ面
が平行に配向していることを特徴とする酸化物超電導ウ
ィスカー複合体。
ウィスカー複合体とその製造方法を提供するものであ
る；１．酸化物超電導ウィスカーと酸化物超電導粉末と
から構成され、超電導ウィスカーおよび超電導粉末結晶
は、ともにＢｉ、Ｓｒ、Ｃａ、ＣｕおよびＯからなり且
つＢｉ２Ｓｒ２ＣａＣｕ２Ｏ８構造を有しており、超電
導ウィスカーの含量が全重量の５〜４０重量％であり、
さらに超電導ウィスカーおよび超電導粉末結晶のａｂ面
が平行に配向していることを特徴とする酸化物超電導ウ
ィスカー複合体。
【０００８】２．（ａ）Ｂｉ、Ｓｒ、Ｃａ、Ｃｕおよび
Ｏからなり、Ｂｉ2Ｓｒ2ＣａＣｕ2Ｏ8構造を有する酸化
物超電導ウィスカー５〜４０重量％と（ｂ）Ｂｉ、Ｓ
ｒ、Ｃａ、ＣｕおよびＯからなり、Ｂｉ2Ｓｒ2ＣａＣｕ
2Ｏ8構造を有する酸化物超電導粉末結晶９５〜６０重量
％とからなる混合物をホットプレス焼結することを特徴
とする酸化物超電導ウィスカー複合体の製造方法。
Ｏからなり、Ｂｉ2Ｓｒ2ＣａＣｕ2Ｏ8構造を有する酸化
物超電導ウィスカー５〜４０重量％と（ｂ）Ｂｉ、Ｓ
ｒ、Ｃａ、ＣｕおよびＯからなり、Ｂｉ2Ｓｒ2ＣａＣｕ
2Ｏ8構造を有する酸化物超電導粉末結晶９５〜６０重量
％とからなる混合物をホットプレス焼結することを特徴
とする酸化物超電導ウィスカー複合体の製造方法。
【０００９】本発明の超電導ウィスカー複合体の製造に
際して使用する超電導粉末結晶は、原子組成比が、Ｂｉ
＝１．００として、Ｓｒ＝１．００、Ｃａ＝０．５０、
Ｃｕ＝１．００となる様に原料物質を混合した後、焼成
し、粉砕することにより、得られる。この際の焼成条件
は、通常温度８００〜８６０℃程度、時間２０〜１００
時間程度で、より具体的な一例として８００℃で１２時
間仮焼した後、さらに８６０℃で６０時間焼成する。粉
末結晶の粒径は、特に限定されるものではないが、通常
１〜５０μm程度であり、より好ましくは１〜１０μm程
度である。
際して使用する超電導粉末結晶は、原子組成比が、Ｂｉ
＝１．００として、Ｓｒ＝１．００、Ｃａ＝０．５０、
Ｃｕ＝１．００となる様に原料物質を混合した後、焼成
し、粉砕することにより、得られる。この際の焼成条件
は、通常温度８００〜８６０℃程度、時間２０〜１００
時間程度で、より具体的な一例として８００℃で１２時
間仮焼した後、さらに８６０℃で６０時間焼成する。粉
末結晶の粒径は、特に限定されるものではないが、通常
１〜５０μm程度であり、より好ましくは１〜１０μm程
度である。
【００１０】一方、本発明の超電導ウィスカー複合体の
製造に際し使用する超電導ウィスカーは、本発明者らに
よる特開平２−２５２６２１号に開示されている様に、
原料物質の融液を急冷することにより得られたガラス板
を熱処理することにより、得られる。より具体的には、
例えば、原子組成比が、Ｂｉ＝１．００として、Ｓｒ＝
１．００、Ｃａ＝１．００、Ｃｕ＝２．００であるガラ
ス板を酸素気流中で、８６５℃で８０時間熱処理するこ
とにより、得られる。超電導ウィスカーの寸法も特に限
定されないが、通常長さ１〜１５ｍｍ程度、幅１０〜１
５０μｍ程度、厚さ１〜１０μｍ程度であり、より好ま
しくは、長さ１０ｍｍ程度、幅１００μｍ程度、厚さ５
μｍ程度である。
製造に際し使用する超電導ウィスカーは、本発明者らに
よる特開平２−２５２６２１号に開示されている様に、
原料物質の融液を急冷することにより得られたガラス板
を熱処理することにより、得られる。より具体的には、
例えば、原子組成比が、Ｂｉ＝１．００として、Ｓｒ＝
１．００、Ｃａ＝１．００、Ｃｕ＝２．００であるガラ
ス板を酸素気流中で、８６５℃で８０時間熱処理するこ
とにより、得られる。超電導ウィスカーの寸法も特に限
定されないが、通常長さ１〜１５ｍｍ程度、幅１０〜１
５０μｍ程度、厚さ１〜１０μｍ程度であり、より好ま
しくは、長さ１０ｍｍ程度、幅１００μｍ程度、厚さ５
μｍ程度である。
【００１１】上記の超電導粉末結晶および超電導ウィス
カーのどちらの場合にも、原料物質としては、焼成によ
り酸化物を形成し得るものであれば特に限定されず、金
属単体、酸化物、各種の化合物（炭酸塩など）などが使
用できる。原料物質としては、上記の原子を２種以上併
せて含む複合酸化物或いは化合物などを使用してもよ
い。また上記の焼成工程および熱処理工程は、特に限定
されず、電気加熱炉、ガス加熱炉などの任意の手段によ
り、行うことができる。
カーのどちらの場合にも、原料物質としては、焼成によ
り酸化物を形成し得るものであれば特に限定されず、金
属単体、酸化物、各種の化合物（炭酸塩など）などが使
用できる。原料物質としては、上記の原子を２種以上併
せて含む複合酸化物或いは化合物などを使用してもよ
い。また上記の焼成工程および熱処理工程は、特に限定
されず、電気加熱炉、ガス加熱炉などの任意の手段によ
り、行うことができる。
【００１２】なお、上記の方法により得られた超電導ウ
ィスカー中には、微量のＢｉ2Ｓｒ2Ｃａ2Ｃｕ3Ｏx相
（２２２３相）が存在する場合があり、また超電導粉末
結晶にも、やはりＢｉ2Ｓｒ2ＣａＣｕ2Ｏ8相以外の相が
微量含まれている場合があるが、これらの微量成分の存
在は、本発明による複合体の性状に特に大きな影響を及
ばさない。
ィスカー中には、微量のＢｉ2Ｓｒ2Ｃａ2Ｃｕ3Ｏx相
（２２２３相）が存在する場合があり、また超電導粉末
結晶にも、やはりＢｉ2Ｓｒ2ＣａＣｕ2Ｏ8相以外の相が
微量含まれている場合があるが、これらの微量成分の存
在は、本発明による複合体の性状に特に大きな影響を及
ばさない。
【００１３】次いで、上記の方法で得られた超電導ウィ
スカーと超電導粉末結晶とを超電導ウィスカーの含量が
５〜４０重量%となるように混合した後、得られた混合
物を８１５〜８３０℃程度で２〜３６時間程度ホットプ
レス焼結に供する。
スカーと超電導粉末結晶とを超電導ウィスカーの含量が
５〜４０重量%となるように混合した後、得られた混合
物を８１５〜８３０℃程度で２〜３６時間程度ホットプ
レス焼結に供する。
【００１４】両材料の混合方法としては、有機溶媒中で
超電導ウィスカーと超電導粉末結晶とを撹拌混合する湿
式混合法、および有機溶媒などを用いることなく、超電
導粉末結晶と超電導ウィスカーとのみで混合を行う乾式
混合法のいずれを採用しても良く、いずれの方法によっ
ても、同様の特性を有する超電導ウィスカー複合体を作
製できる。湿式混合法の一例として、有機溶媒としての
ｎ−ヘキサン中で両材料をマグネティックスタ−ラ−で
１０分間混合した後、溶媒を除去し、乾燥することによ
り、超電導ウィスカーと超電導粉末結晶との均一な混合
物を得ることができる。湿式混合法において使用される
有機溶媒は、特に限定されず、超電導ウィスカーおよび
超電導粉末結晶と化学反応しないものであれば、いずれ
も使用可能である。
超電導ウィスカーと超電導粉末結晶とを撹拌混合する湿
式混合法、および有機溶媒などを用いることなく、超電
導粉末結晶と超電導ウィスカーとのみで混合を行う乾式
混合法のいずれを採用しても良く、いずれの方法によっ
ても、同様の特性を有する超電導ウィスカー複合体を作
製できる。湿式混合法の一例として、有機溶媒としての
ｎ−ヘキサン中で両材料をマグネティックスタ−ラ−で
１０分間混合した後、溶媒を除去し、乾燥することによ
り、超電導ウィスカーと超電導粉末結晶との均一な混合
物を得ることができる。湿式混合法において使用される
有機溶媒は、特に限定されず、超電導ウィスカーおよび
超電導粉末結晶と化学反応しないものであれば、いずれ
も使用可能である。
【００１５】本発明の超電導ウィスカー複合体は、上記
の様にして得られた超電導ウィスカーと超電導粉末結晶
との混合物を任意の所望の形状に成形した後、ホットプ
レス焼結を行うことにより、製造される。ホットプレス
焼結条件は、通常温度８１５〜８３０℃程度、圧力６〜
１２ＭＰａ程度で２〜３６時間程度である。一例とし
て、上記の混合物を直径１５ｍｍ、厚さ２０ｍｍの円柱
状に成形した後、８１５℃、１２ＭＰａで２４時間焼成
することにより、本発明の超電導ウィスカー複合体を得
ることができた。ホットプレス焼結の手段は、特に限定
されず、加圧装置を備えた電気加熱炉、ガス加熱炉など
の任意の加圧焼結手段を採用し得る。
の様にして得られた超電導ウィスカーと超電導粉末結晶
との混合物を任意の所望の形状に成形した後、ホットプ
レス焼結を行うことにより、製造される。ホットプレス
焼結条件は、通常温度８１５〜８３０℃程度、圧力６〜
１２ＭＰａ程度で２〜３６時間程度である。一例とし
て、上記の混合物を直径１５ｍｍ、厚さ２０ｍｍの円柱
状に成形した後、８１５℃、１２ＭＰａで２４時間焼成
することにより、本発明の超電導ウィスカー複合体を得
ることができた。ホットプレス焼結の手段は、特に限定
されず、加圧装置を備えた電気加熱炉、ガス加熱炉など
の任意の加圧焼結手段を採用し得る。
【００１６】本発明による超電導ウィスカー複合体にお
いては、超電導ウィスカー成分が５〜４０重量％を占
め、残余が超電導粉末結晶成分からなることを必須とす
る。超電導ウィスカー成分が５重量％未満である場合に
は、複合体内において超電導特性（臨界電流密度、磁気
シールド特性）において、ウィスカーを配合した効果が
殆ど認められないのに対し、４０重量％を上回る場合に
は、焼結性が低下するので、複合体の機械的強度が、粉
末結晶単独のホットプレス焼結体のそれよりも低くな
る。
いては、超電導ウィスカー成分が５〜４０重量％を占
め、残余が超電導粉末結晶成分からなることを必須とす
る。超電導ウィスカー成分が５重量％未満である場合に
は、複合体内において超電導特性（臨界電流密度、磁気
シールド特性）において、ウィスカーを配合した効果が
殆ど認められないのに対し、４０重量％を上回る場合に
は、焼結性が低下するので、複合体の機械的強度が、粉
末結晶単独のホットプレス焼結体のそれよりも低くな
る。
【００１７】
【発明の効果】本発明の超電導ウィスカー複合体は、超
電導体ウィスカーが電流パスとして働くので、粒界の弱
結合の問題が軽減され、且つ超電導粉末結晶のみからな
るホットプレス焼結体および超電導体ウィスカーと超電
導粉末結晶との混合物を成形し、大気圧下で焼結した複
合焼結体と比較して、結晶粒の粒成長がより進行してお
り、高配向化されているため、高い臨界電流密度を有す
る。すなわち、本発明の超電導ウィスカー複合体は、液
体窒素温度において、３０００Ａ／ｃｍ２を超えるとい
う極めて高い臨界電流密度を示す。
電導体ウィスカーが電流パスとして働くので、粒界の弱
結合の問題が軽減され、且つ超電導粉末結晶のみからな
るホットプレス焼結体および超電導体ウィスカーと超電
導粉末結晶との混合物を成形し、大気圧下で焼結した複
合焼結体と比較して、結晶粒の粒成長がより進行してお
り、高配向化されているため、高い臨界電流密度を有す
る。すなわち、本発明の超電導ウィスカー複合体は、液
体窒素温度において、３０００Ａ／ｃｍ２を超えるとい
う極めて高い臨界電流密度を示す。
【００１８】従って、ホットプレス焼結前の成形段階で
必要な形状に成形することにより、電力輸送用、電力貯
蔵用および磁場発生マグネット用線材、磁気シ−ルド材
などの高温超電導材料としての利用が期待される。
必要な形状に成形することにより、電力輸送用、電力貯
蔵用および磁場発生マグネット用線材、磁気シ−ルド材
などの高温超電導材料としての利用が期待される。
【００１９】
【実施例】以下に実施例および比較例を示し、本発明の
特徴とするところをより一層明確にする。
特徴とするところをより一層明確にする。
【００２０】実施例１ Ｂｉ＝１．００として、Ｓｒ＝１．００、Ｃａ＝０．５
０、Ｃｕ＝１．００となる様に出発原料を十分に混合
し、アルミナルツボに入れ、電気炉中８２０℃で２０時
間焼成し、粉砕し、加圧成形した後、８６０℃で６０時
間焼成した。得られた焼結体を十分に粉砕して、Ｂｉ2
Ｓｒ2ＣａＣｕ2Ｏ8構造を有する超電導粉末結晶（平均
粒径３μｍ以下）を得た。
０、Ｃｕ＝１．００となる様に出発原料を十分に混合
し、アルミナルツボに入れ、電気炉中８２０℃で２０時
間焼成し、粉砕し、加圧成形した後、８６０℃で６０時
間焼成した。得られた焼結体を十分に粉砕して、Ｂｉ2
Ｓｒ2ＣａＣｕ2Ｏ8構造を有する超電導粉末結晶（平均
粒径３μｍ以下）を得た。
【００２１】一方、Ｂｉ＝１．００として、Ｓｒ＝１．
００、Ｃａ＝１．００、Ｃｕ＝２．００となる様に出発
原料を十分に混合し、アルミナルツボに入れ、電気炉中
１２００℃で３０分間溶融し、急冷してガラス前躯体を
得た。このガラス前躯体を電気炉中酸素気流下に８６５
℃で８０時間熱処理することにより、Ｂｉ2Ｓｒ2ＣａＣ
ｕ2Ｏ8構造を有する超電導ウィスカー（平均長さ１０ｍ
ｍ、平均幅１００μｍ、平均厚さ５μｍ）を得た。
００、Ｃａ＝１．００、Ｃｕ＝２．００となる様に出発
原料を十分に混合し、アルミナルツボに入れ、電気炉中
１２００℃で３０分間溶融し、急冷してガラス前躯体を
得た。このガラス前躯体を電気炉中酸素気流下に８６５
℃で８０時間熱処理することにより、Ｂｉ2Ｓｒ2ＣａＣ
ｕ2Ｏ8構造を有する超電導ウィスカー（平均長さ１０ｍ
ｍ、平均幅１００μｍ、平均厚さ５μｍ）を得た。
【００２２】次いで、この超電導粉末結晶４．５０ｇと
超電導ウィスカー０．５０ｇとをヘキサン中に懸濁し、
マグネティックスタ−ラ−を用いて混合した後、ヘキサ
ンを除去し、乾燥した。
超電導ウィスカー０．５０ｇとをヘキサン中に懸濁し、
マグネティックスタ−ラ−を用いて混合した後、ヘキサ
ンを除去し、乾燥した。
【００２３】得られた混合物を１００ｋｇ／ｃｍ2で加
圧成形した後、金シ−トに包み、ホットプレス用電気炉
中で８１５℃、１２ＭＰａで２４時間焼成した後、炉冷
した。得られた超電導ウィスカー複合体は、直径２０ｍ
ｍ、厚さ２．０ｍｍであった。
圧成形した後、金シ−トに包み、ホットプレス用電気炉
中で８１５℃、１２ＭＰａで２４時間焼成した後、炉冷
した。得られた超電導ウィスカー複合体は、直径２０ｍ
ｍ、厚さ２．０ｍｍであった。
【００２４】なお、本実施例および下記の実施例２にお
いて用いた超電導ウィスカーおよび超電導粉末結晶の製
造原料は、下記に示すものであった。
いて用いた超電導ウィスカーおよび超電導粉末結晶の製
造原料は、下記に示すものであった。
【００２５】−Ｂｉ源…酸化ビスマス（Ｂｉ2Ｏ3） −Ｓｒ源…炭酸ストロンチウム（ＳｒＣＯ3） −Ｃａ源…炭酸カルシウム（ＣａＣＯ3） −Ｃｕ源…酸化銅（ＣｕＯ） 表１は、本実施例１による試料（試料Ｎｏ．１）および
下記実施例２で得られた試料Ｎｏ．２〜１１について、
超電導ウィスカーの含有量、ホットプレス焼結条件（温
度、圧力および時間）、焼結体のゼロ抵抗温度および密
度を示す。
下記実施例２で得られた試料Ｎｏ．２〜１１について、
超電導ウィスカーの含有量、ホットプレス焼結条件（温
度、圧力および時間）、焼結体のゼロ抵抗温度および密
度を示す。
【００２６】
【表１】 実施例２ 超電導ウィスカーを使用しないか（試料Ｎｏ．２）或い
は超電導ウィスカーの含有量を変えた（試料Ｎｏ．３〜
１１）以外は実施例１の手法に準じて焼結体を得た。
は超電導ウィスカーの含有量を変えた（試料Ｎｏ．３〜
１１）以外は実施例１の手法に準じて焼結体を得た。
【００２７】参考例１ 本発明による超電導ウィスカー複合体（試料Ｎｏ．１）
の粉末Ｘ線回折パタ−ンを図１に示す。この超電導ウィ
スカー複合体は、超電導ウィスカー含量が１０重量％で
ある。このパタ−ンの全てのピ−クは、Ｂｉ2Ｓｒ2Ｃａ
Ｃｕ2Ｏ8相に帰属でき、不純物相による回折ピ−クは観
察されなかった。
の粉末Ｘ線回折パタ−ンを図１に示す。この超電導ウィ
スカー複合体は、超電導ウィスカー含量が１０重量％で
ある。このパタ−ンの全てのピ−クは、Ｂｉ2Ｓｒ2Ｃａ
Ｃｕ2Ｏ8相に帰属でき、不純物相による回折ピ−クは観
察されなかった。
【００２８】また、試料Ｎｏ．１のバルク体のＸ線回折
パタ−ンを図２に示す。ホットプレス時の加圧面に平行
な面のＸ線回折パタ−ン（ａ）では、（００ｎ）のピ−
クが顕著に現れたが、加圧面に垂直な面のＸ線回折パタ
−ン（ｂ）では、（１００）のピ−クが観察された。こ
のことは、超電導粉末結晶粒および超電導ウィスカーの
ａｂ面が、加圧面に対して平行に配向していることを示
している。
パタ−ンを図２に示す。ホットプレス時の加圧面に平行
な面のＸ線回折パタ−ン（ａ）では、（００ｎ）のピ−
クが顕著に現れたが、加圧面に垂直な面のＸ線回折パタ
−ン（ｂ）では、（１００）のピ−クが観察された。こ
のことは、超電導粉末結晶粒および超電導ウィスカーの
ａｂ面が、加圧面に対して平行に配向していることを示
している。
【００２９】さらに、超電導ウィスカーを１０重量％含
有する本発明の複合体（試料Ｎｏ．１）と超電導粉末結
晶のみからなる焼結体（０．０重量％試料、試料Ｎｏ．
２）の加圧面に垂直な断面の走査型電子顕微鏡（ＳＥ
Ｍ）写真をそれぞれ図３および図４として示す。
有する本発明の複合体（試料Ｎｏ．１）と超電導粉末結
晶のみからなる焼結体（０．０重量％試料、試料Ｎｏ．
２）の加圧面に垂直な断面の走査型電子顕微鏡（ＳＥ
Ｍ）写真をそれぞれ図３および図４として示す。
【００３０】図３から明らかな様に、本発明の複合体に
おいて、超電導ウィスカーおよび超電導粉末結晶粒は、
それらのａｂ面が加圧面に平行に配向している。超電導
ウィスカーの形状は、よく結晶成長した幅広いａｂ面を
持つリボン状であるため、圧力によりａｂ面が加圧面に
平行となるよう配向する。また超電導粉末結晶粒は、Ｂ
ｉ2Ｓｒ2ＣａＣｕ2Ｏ8相が二次元的な結晶構造を有する
ため、ホットプレス焼結時にａｂ面が加圧面に平行にな
るよう粒成長する。超電導ウィスカー付近、特に二本の
ウィスカーに挟まれた部分の結晶粒は、超電導ウィスカ
ーから離れたところの結晶粒よりも配向が良く、粒成長
も進んでいることが図３から明らかである。このことか
ら、超電導ウィスカーが、その付近の粉末結晶粒の配向
および粒成長を促進していることが分かる。また、超電
導ウィスカーから離れた粉末結晶粒の配向および粒径
は、０．０重量％試料とほぼ同じであった（図４を併せ
て参照）。これらの結果から、Ｂｉ2Ｓｒ2ＣａＣｕ2Ｏ8
多結晶体に対して同組成の超電導ウィスカーを混合し、
ホットプレス焼結することにより、粉末結晶のみの焼結
体よりも、高配向であって、結晶粒もより成長した超電
導ウィスカー−超電導多結晶複合焼結体が得られること
が分かった。
おいて、超電導ウィスカーおよび超電導粉末結晶粒は、
それらのａｂ面が加圧面に平行に配向している。超電導
ウィスカーの形状は、よく結晶成長した幅広いａｂ面を
持つリボン状であるため、圧力によりａｂ面が加圧面に
平行となるよう配向する。また超電導粉末結晶粒は、Ｂ
ｉ2Ｓｒ2ＣａＣｕ2Ｏ8相が二次元的な結晶構造を有する
ため、ホットプレス焼結時にａｂ面が加圧面に平行にな
るよう粒成長する。超電導ウィスカー付近、特に二本の
ウィスカーに挟まれた部分の結晶粒は、超電導ウィスカ
ーから離れたところの結晶粒よりも配向が良く、粒成長
も進んでいることが図３から明らかである。このことか
ら、超電導ウィスカーが、その付近の粉末結晶粒の配向
および粒成長を促進していることが分かる。また、超電
導ウィスカーから離れた粉末結晶粒の配向および粒径
は、０．０重量％試料とほぼ同じであった（図４を併せ
て参照）。これらの結果から、Ｂｉ2Ｓｒ2ＣａＣｕ2Ｏ8
多結晶体に対して同組成の超電導ウィスカーを混合し、
ホットプレス焼結することにより、粉末結晶のみの焼結
体よりも、高配向であって、結晶粒もより成長した超電
導ウィスカー−超電導多結晶複合焼結体が得られること
が分かった。
【００３１】本発明による超電導ウィスカー複合体およ
び比較例としての超電導粉末結晶焼結体のゼロ抵抗温度
は、６５Ｋ以下〜８４Ｋであった（表１参照）。
び比較例としての超電導粉末結晶焼結体のゼロ抵抗温度
は、６５Ｋ以下〜８４Ｋであった（表１参照）。
【００３２】本発明による超電導ウィスカー複合体（試
料Ｎｏ．１、ウィスカー含量１０％）および比較例とし
ての超電導粉末結晶焼結体（試料Ｎｏ．２、ウィスカー
含量０．０％）について、直流四端子法で測定した電気
抵抗と絶対温度との関係を図４に示す。
料Ｎｏ．１、ウィスカー含量１０％）および比較例とし
ての超電導粉末結晶焼結体（試料Ｎｏ．２、ウィスカー
含量０．０％）について、直流四端子法で測定した電気
抵抗と絶対温度との関係を図４に示す。
【００３３】本発明による超電導ウィスカー複合体（試
料Ｎｏ．１、ウィスカー含量１０％）および比較例とし
ての超電導粉末結晶焼結体（試料Ｎｏ．２、ウィスカー
含量０．０％）について、直流四端子法により、液体窒
素温度(７７．４Ｋ）、ゼロ磁場中で測定した電圧−電
流曲線を示す。
料Ｎｏ．１、ウィスカー含量１０％）および比較例とし
ての超電導粉末結晶焼結体（試料Ｎｏ．２、ウィスカー
含量０．０％）について、直流四端子法により、液体窒
素温度(７７．４Ｋ）、ゼロ磁場中で測定した電圧−電
流曲線を示す。
【００３４】また、試料Ｎｏ．１、２および６につい
て、電圧発生のしきい値を１．０μＶ／ｃｍとした場合
の臨界電流密度を表２に示す。
て、電圧発生のしきい値を１．０μＶ／ｃｍとした場合
の臨界電流密度を表２に示す。
【００３５】
【表２】 試料Ｎｏ．２（０．０％試料）の臨界電流密度が３８Ａ
／ｃｍ2であるのに対し、試料Ｎｏ．１（１０％複合
体）では３１００Ａ／ｃｍ2、試料Ｎｏ．６（２０％複
合体）では４８００Ａ／ｃｍ2となり、超電導ウィスカ
ー複合体の方が０．０％試料よりも２桁大きな値となっ
た。この臨界電流密度増加については、２つの原因が考
えられる。第１の原因は、図３に示す様に、超電導ウィ
スカー周辺の結晶粒の粒成長の進行と高配向化である。
第２の原因は、超電導ウィスカーが電流パスとして働く
ことによる粒界の弱結合の問題の低下である。則ち、超
電導ウィスカー中を電流が流れることにより、電流が粒
界を通る回数が減り、その結果として弱結合による臨界
電流密度の低下が軽減されるものと推測される。
／ｃｍ2であるのに対し、試料Ｎｏ．１（１０％複合
体）では３１００Ａ／ｃｍ2、試料Ｎｏ．６（２０％複
合体）では４８００Ａ／ｃｍ2となり、超電導ウィスカ
ー複合体の方が０．０％試料よりも２桁大きな値となっ
た。この臨界電流密度増加については、２つの原因が考
えられる。第１の原因は、図３に示す様に、超電導ウィ
スカー周辺の結晶粒の粒成長の進行と高配向化である。
第２の原因は、超電導ウィスカーが電流パスとして働く
ことによる粒界の弱結合の問題の低下である。則ち、超
電導ウィスカー中を電流が流れることにより、電流が粒
界を通る回数が減り、その結果として弱結合による臨界
電流密度の低下が軽減されるものと推測される。
【図１】実施例１の試料Ｎｏ．１から得られた超電導ウ
ィスカー複合体の粉末Ｘ線回折パタ−ンを示すチャート
である。
ィスカー複合体の粉末Ｘ線回折パタ−ンを示すチャート
である。
【図２】実施例１の試料Ｎｏ．１から得られた超電導ウ
ィスカー複合体のバルク体の加圧面に平行な面のＸ線回
折パタ−ンを示すチャート（ａ）、および加圧面に垂直
な面のＸ線回折パタ−ンを示すチャート（ｂ）である。
ィスカー複合体のバルク体の加圧面に平行な面のＸ線回
折パタ−ンを示すチャート（ａ）、および加圧面に垂直
な面のＸ線回折パタ−ンを示すチャート（ｂ）である。
【図３】実施例１の試料Ｎｏ．１から得られた超電導ウ
ィスカー複合体の断面（加圧面に垂直な面）における結
晶構造を示すＳＥＭ写真である。
ィスカー複合体の断面（加圧面に垂直な面）における結
晶構造を示すＳＥＭ写真である。
【図４】実施例２の試料Ｎｏ．２（比較品）で得られた
超電導粉末結晶焼結体の断面（加圧面に垂直な面）にお
ける結晶構造を示すＳＥＭ写真である。
超電導粉末結晶焼結体の断面（加圧面に垂直な面）にお
ける結晶構造を示すＳＥＭ写真である。
【図５】実施例１の試料Ｎｏ．１から得られた超電導ウ
ィスカー複合体と実施例２の試料Ｎｏ．２から得られた
超電導粉末結晶焼結体の電気抵抗の温度依存性を示すグ
ラフである。
ィスカー複合体と実施例２の試料Ｎｏ．２から得られた
超電導粉末結晶焼結体の電気抵抗の温度依存性を示すグ
ラフである。
【図６】実施例１の試料Ｎｏ．１から得られた超電導ウ
ィスカー複合体と実施例２の試料Ｎｏ．２から得られた
超電導粉末結晶焼結体の電圧−電流曲線を示すグラフで
ある。
ィスカー複合体と実施例２の試料Ｎｏ．２から得られた
超電導粉末結晶焼結体の電圧−電流曲線を示すグラフで
ある。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山下 博志 大阪府池田市緑丘１丁目８番31号 工業 技術院大阪工業技術研究所内 (72)発明者 早川 惇二 大阪府池田市緑丘１丁目８番31号 工業 技術院大阪工業技術研究所内 (72)発明者 石川 博 大阪府池田市緑丘１丁目８番31号 工業 技術院大阪工業技術研究所内 (56)参考文献 特開 昭64−83560（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−275600（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−46050（ＪＰ，Ａ) 電子技術総合技術研究所彙報 58巻 （６号）（1994−６−20）ｐｐ．188− 191 (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) C01G 1/00 - 57/00 H01L 39/00 - 39/24 H01B 12/00
Claims (1)
- 【請求項１】（ａ）Ｂｉ、Ｓｒ、Ｃａ、ＣｕおよびＯか
らなり、Ｂｉ２Ｓｒ２ＣａＣｕ２Ｏ８構造を有する酸化
物超電導ウィスカー５〜４０重量％と（ｂ）Ｂｉ、Ｓ
ｒ、Ｃａ、ＣｕおよびＯからなり、Ｂｉ２Ｓｒ２ＣａＣ
ｕ２Ｏ８構造を有する酸化物超電導粉末結晶９５〜６０
重量％とからなる混合物を成形した後、ホットプレス焼
結することを特徴とする酸化物超電導ウィスカー複合体
の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6173184A JP2821568B2 (ja) | 1994-06-30 | 1994-06-30 | 超電導ウィスカー複合体の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6173184A JP2821568B2 (ja) | 1994-06-30 | 1994-06-30 | 超電導ウィスカー複合体の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0812422A JPH0812422A (ja) | 1996-01-16 |
| JP2821568B2 true JP2821568B2 (ja) | 1998-11-05 |
Family
ID=15955657
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6173184A Expired - Lifetime JP2821568B2 (ja) | 1994-06-30 | 1994-06-30 | 超電導ウィスカー複合体の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2821568B2 (ja) |
-
1994
- 1994-06-30 JP JP6173184A patent/JP2821568B2/ja not_active Expired - Lifetime
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 電子技術総合技術研究所彙報 ５８巻（６号）（１９９４−６−２０）ｐｐ．１８８−１９１ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0812422A (ja) | 1996-01-16 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |