JP2855124B2 - 酸化物超電導体 - Google Patents
酸化物超電導体Info
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- 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
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- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
- Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、超電導転移温度Tcが液体窒素温度を越える
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。
［従来の技術］ 液体窒素の沸点を越える超電導転移温度Tc（絶対温度
90K）をもつ代表的な酸化物超電導体として３層ペロブ
スカイト型の結晶構造を有するRBa2Cu3O7（Ｒ＝Y,希土
類元素）が知られている（Appl.Phys.Lett.Vol.51（198
7）P57）。ところが、この酸化物超電導体は酸素含有量
が熱処条件で変化し、これにともなって正方晶−斜方晶
構造相転移を起こす。この相転移により超電導転移温度
は90Kから0K（絶縁体）まで大きく変化することが知ら
れている（Phys.Rev.B36（1987）P5719）。
90K）をもつ代表的な酸化物超電導体として３層ペロブ
スカイト型の結晶構造を有するRBa2Cu3O7（Ｒ＝Y,希土
類元素）が知られている（Appl.Phys.Lett.Vol.51（198
7）P57）。ところが、この酸化物超電導体は酸素含有量
が熱処条件で変化し、これにともなって正方晶−斜方晶
構造相転移を起こす。この相転移により超電導転移温度
は90Kから0K（絶縁体）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
材として実用化する場合に（銀シース線材法）、焼結処
理によって酸素が抜けてしまい、超電導特性が劣化して
しまうことを本発明者らは見いだした。
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
材として実用化する場合に（銀シース線材法）、焼結処
理によって酸素が抜けてしまい、超電導特性が劣化して
しまうことを本発明者らは見いだした。
これに対して、２重のCuO鎖を有する３層ペロブスカ
イト型の結晶構造のRBa2Cu4O8（第１図）は、850℃付近
まで酸素の出入りが見られず安定である。しかしなが
ら、超電導転移温度が80Kと低く（Nature Vol.336（198
8）P660）、そのために液体窒素の沸点からの温度マー
ジンが小さく実用化は困難であった。また、本発明者ら
は、RBa2Cu4O8は焼結性が悪く高密度焼結体が得られに
くいことを見いだした。焼結体の密度が低いと臨海電流
密度が高くならないことは当然である。
イト型の結晶構造のRBa2Cu4O8（第１図）は、850℃付近
まで酸素の出入りが見られず安定である。しかしなが
ら、超電導転移温度が80Kと低く（Nature Vol.336（198
8）P660）、そのために液体窒素の沸点からの温度マー
ジンが小さく実用化は困難であった。また、本発明者ら
は、RBa2Cu4O8は焼結性が悪く高密度焼結体が得られに
くいことを見いだした。焼結体の密度が低いと臨海電流
密度が高くならないことは当然である。
本発明は、これらの問題点を解決されるためになされ
たものである。
たものである。
本発明の目的は、液体窒素の沸点よりも十分高い超電
導転移温度を有し、高密度でかつ高温まで、酸素の吸収
−放出がなく安定性にすぐれた超電導体を提供すること
にある。
導転移温度を有し、高密度でかつ高温まで、酸素の吸収
−放出がなく安定性にすぐれた超電導体を提供すること
にある。
［課題を解決するための手段］ 前記目的を達成するために、本発明の酸化物超電導体
はＲ（Ba1-xKx）2Cu4O8の組成を有し、ＲがＹ、Nd、S
m、Eu、Gd、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Luの希土類元素（Ｙ
を含む）のうちから選ばれた１種または２種以上であ
り、ｘが0.001≦ｘ≦0.4の範囲にあることを特徴とす
る。
はＲ（Ba1-xKx）2Cu4O8の組成を有し、ＲがＹ、Nd、S
m、Eu、Gd、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Luの希土類元素（Ｙ
を含む）のうちから選ばれた１種または２種以上であ
り、ｘが0.001≦ｘ≦0.4の範囲にあることを特徴とす
る。
［作用］ 前述した手段によれば、母材となる超電導体RBa2Cu4O
8の超電導転移温度が80Kであり、しかもこの材料は難焼
結性であるのに対して、Ｒ（Ba1-xKx）2Cu4O8の組成を
有し、ＲがH0であり、ｘが0.1の試料は、超電導移転温
度が90Kであり、焼結も容易になり本実施例では焼結体
の気孔率も10％以下まで低下することが認められた。さ
らに、熱重量分析の結果、本発明の超電導体は、850℃
付近まで酸素の出入りがなく安定に存在することが確認
できた。
8の超電導転移温度が80Kであり、しかもこの材料は難焼
結性であるのに対して、Ｒ（Ba1-xKx）2Cu4O8の組成を
有し、ＲがH0であり、ｘが0.1の試料は、超電導移転温
度が90Kであり、焼結も容易になり本実施例では焼結体
の気孔率も10％以下まで低下することが認められた。さ
らに、熱重量分析の結果、本発明の超電導体は、850℃
付近まで酸素の出入りがなく安定に存在することが確認
できた。
従って、本発明の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過程で、超電導特性を損
なうことなく安定で、しかも高密度に焼結した超電導線
材を作製することができる。
合、最終工程である焼結熱処理過程で、超電導特性を損
なうことなく安定で、しかも高密度に焼結した超電導線
材を作製することができる。
［発明の実施例］ 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。
明する。
まず、本発明による酸化物超電導体の主成分であるRB
a2Cu4O8の基体構造を第１図に示し、比較するために従
来のRBa2Cu3O7の結晶構造を第２図に示す。第１図及び
第２図において、１は希土類元素Ｒであり、Ｙ、Nd、S
m、Eu、Gd、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Luの希土類元素（Ｙ
を含む）のうちから選ばれた１種または２種以上であ
る。２はBa、３はCu、４は線分の交差点に配置されてい
るＯである。
a2Cu4O8の基体構造を第１図に示し、比較するために従
来のRBa2Cu3O7の結晶構造を第２図に示す。第１図及び
第２図において、１は希土類元素Ｒであり、Ｙ、Nd、S
m、Eu、Gd、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Luの希土類元素（Ｙ
を含む）のうちから選ばれた１種または２種以上であ
る。２はBa、３はCu、４は線分の交差点に配置されてい
るＯである。
第１図に示した本発明の酸化物超電導体の主成分Ｒ
（Ba1-xKx）2Cu4O8は、第２図に示すRBa2Cu3O7の結晶構
造の１重のCuO鎖、２重のCuO鎖に置換し、さらにBaを部
分的にＫに置換したものである。この二重のCuO鎖を有
する構造において、一部BaをＫに置換することが本発明
の一つの特徴である。
（Ba1-xKx）2Cu4O8は、第２図に示すRBa2Cu3O7の結晶構
造の１重のCuO鎖、２重のCuO鎖に置換し、さらにBaを部
分的にＫに置換したものである。この二重のCuO鎖を有
する構造において、一部BaをＫに置換することが本発明
の一つの特徴である。
つぎに、本発明の酸化物超電導体の実施例について説
明する。
明する。
〔実施例１〕 純度99.9％のY2O3、Ba（NO3）２、CuO、KO2粉末を化
学式Ｙ（Ba1-xKx）2Cu4O8において、ｘ＝０、0.01、0.
1、0.2、0.3、0.4、0.5となるように混合し、酸素中850
℃で24時間仮焼を行った。仮焼後、試料を粉砕し矩形に
成形した。この成形体を酸素中800℃で５時間予備焼結
した。この予備焼結体を1000kg/cm2・Ar80％−O220％の
ガス雰囲気下で熱処理を行った。200℃/hで加熱して930
℃で６時間保持し、そこからさらに1020℃まで200℃/h
で加熱して、その温度で６時間保持した。冷却は200℃/
hの速度で300℃まで行い、１気圧まで減圧したあと試料
を空気中に取り出した。この試料を再び粉砕して成形し
た。この成形体を酸素中800℃で20時間焼結して所定の
試料を得た。
学式Ｙ（Ba1-xKx）2Cu4O8において、ｘ＝０、0.01、0.
1、0.2、0.3、0.4、0.5となるように混合し、酸素中850
℃で24時間仮焼を行った。仮焼後、試料を粉砕し矩形に
成形した。この成形体を酸素中800℃で５時間予備焼結
した。この予備焼結体を1000kg/cm2・Ar80％−O220％の
ガス雰囲気下で熱処理を行った。200℃/hで加熱して930
℃で６時間保持し、そこからさらに1020℃まで200℃/h
で加熱して、その温度で６時間保持した。冷却は200℃/
hの速度で300℃まで行い、１気圧まで減圧したあと試料
を空気中に取り出した。この試料を再び粉砕して成形し
た。この成形体を酸素中800℃で20時間焼結して所定の
試料を得た。
この様にして得られたＹ（Ba1-xKx）2Cu4O8の焼結体
の生成相を粉末Ｘ線回折を用いて確認した。得られた試
料の主成分はいずれもYBa2Cu4O8型の結晶構造を有する
ことを確認した。ｘ＝0.1の粉末Ｘ線回折図形を第３図
に示した。図中の数字はYBa2Cu4O8型構造にもとづいた
ピークの指数である。この試料は超電導相の単一相であ
った。試料の生成相を第１表にまとめて示した。ｘが０
から0.1の範囲では、Ｙ（Ba1-xKx）2Cu4O8の単一相であ
り、ｘが0.2になると第２相を含むようになる。
の生成相を粉末Ｘ線回折を用いて確認した。得られた試
料の主成分はいずれもYBa2Cu4O8型の結晶構造を有する
ことを確認した。ｘ＝0.1の粉末Ｘ線回折図形を第３図
に示した。図中の数字はYBa2Cu4O8型構造にもとづいた
ピークの指数である。この試料は超電導相の単一相であ
った。試料の生成相を第１表にまとめて示した。ｘが０
から0.1の範囲では、Ｙ（Ba1-xKx）2Cu4O8の単一相であ
り、ｘが0.2になると第２相を含むようになる。
これらの試料の超電導特性を抵抗測定により調べた。
その結果を第４図及び第１表に示した。なお、第１表乃
至第４表においては、Tconは、常電導状態から、超電導
転移を開始する温度、TcＲ＝０は、抵抗０なるときの温
度、ρ300Kは300Kのときの抵抗率である。
その結果を第４図及び第１表に示した。なお、第１表乃
至第４表においては、Tconは、常電導状態から、超電導
転移を開始する温度、TcＲ＝０は、抵抗０なるときの温
度、ρ300Kは300Kのときの抵抗率である。
本実施例のＹ（Ba1-xKx）2Cu4O8の超電導体試料は、
第４図及び第１表からわかるように、いずれも90K級の
超電導転移温度を示す。この超電導転移温度は、液体窒
素の沸点（77K）よりも十分高い温度である。試料の室
温における抵抗値を比較すると、Ｋの含有量ｘの増加と
ともに室温の抵抗値が低下する。このように室温の抵抗
値の低い試料に対して高臨界電流密度が期待できる。室
温の抵抗はｘが0.2の試料が一番低く、ｘが0.3以上では
ｘの増加と共に抵抗値は高くなりｘ＝0.5ではｘ＝０の
場合よりも高くなる。
第４図及び第１表からわかるように、いずれも90K級の
超電導転移温度を示す。この超電導転移温度は、液体窒
素の沸点（77K）よりも十分高い温度である。試料の室
温における抵抗値を比較すると、Ｋの含有量ｘの増加と
ともに室温の抵抗値が低下する。このように室温の抵抗
値の低い試料に対して高臨界電流密度が期待できる。室
温の抵抗はｘが0.2の試料が一番低く、ｘが0.3以上では
ｘの増加と共に抵抗値は高くなりｘ＝0.5ではｘ＝０の
場合よりも高くなる。
また、これらの試料の気孔率を研磨試料の光学顕微鏡
観察から求めた。これらの値を第１表にまとめて示し
た。この結果を見ると、ｘの増加とともに気孔率が低下
し、ｘ＝0.2の試料でほぼ５％になる。しかし、これ以
上ｘが増加しても気孔率はほとんど変化しない。
観察から求めた。これらの値を第１表にまとめて示し
た。この結果を見ると、ｘの増加とともに気孔率が低下
し、ｘ＝0.2の試料でほぼ５％になる。しかし、これ以
上ｘが増加しても気孔率はほとんど変化しない。
Ｘ線回折の結果、室温における抵抗率、気孔率の測定
結果を考慮すると、ｘの増加にともなう試料の室温の抵
抗率の低下は、YBa2Cu4O8のBaサイトにＫが固溶するこ
とによる効果と共に、ｘが0.1を越える場合には生成し
た第２相が焼結助材として働き試料が高密度化するため
によるものと考えられる。しかし、あまりに第２相が多
くなると超電導体の体積分率が低下するので望ましくは
ない。したがって、ｘの望ましい範囲としては、0.001
≦ｘ≦0.4である。
結果を考慮すると、ｘの増加にともなう試料の室温の抵
抗率の低下は、YBa2Cu4O8のBaサイトにＫが固溶するこ
とによる効果と共に、ｘが0.1を越える場合には生成し
た第２相が焼結助材として働き試料が高密度化するため
によるものと考えられる。しかし、あまりに第２相が多
くなると超電導体の体積分率が低下するので望ましくは
ない。したがって、ｘの望ましい範囲としては、0.001
≦ｘ≦0.4である。
また、例えば第５図の（ａ）に示すようにｘ＝0.1の
試料の熱重量分析の結果、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５図の（ｂ）に示すように、400〜80
0℃で大きく酸素が放出してしまう。
試料の熱重量分析の結果、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５図の（ｂ）に示すように、400〜80
0℃で大きく酸素が放出してしまう。
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の超電導転移温度が80Kで、
しかも難焼結性であり、そのため焼結体の気孔率が30％
以上であるのに対して、Ｙ（Ba1-xKx）2Cu4O8の組成を
有し、ｘが0.01≦ｘ≦0.4の範囲にある試料は、いずれ
も超電導転移温度が90Kであり、焼結体の気孔率も10％
以下である。さらに、これらの試料は室温の電気抵抗率
も低く、熱分析では850℃付近まで、酸素の出入がなく
安定に存在することが確認できた。
材となる超電導体YBa2Cu4O8の超電導転移温度が80Kで、
しかも難焼結性であり、そのため焼結体の気孔率が30％
以上であるのに対して、Ｙ（Ba1-xKx）2Cu4O8の組成を
有し、ｘが0.01≦ｘ≦0.4の範囲にある試料は、いずれ
も超電導転移温度が90Kであり、焼結体の気孔率も10％
以下である。さらに、これらの試料は室温の電気抵抗率
も低く、熱分析では850℃付近まで、酸素の出入がなく
安定に存在することが確認できた。
したがって、本発明の酸化物超電導体は、銀シース線
材化する場合、最終工程である焼結熱処理工程で、超電
導特性を損なうことなく安定で、しかも易焼結性である
のでそれぞれの粒子が高密度に焼結した臨界電流密度の
高い超電導線材を作製することができる。
材化する場合、最終工程である焼結熱処理工程で、超電
導特性を損なうことなく安定で、しかも易焼結性である
のでそれぞれの粒子が高密度に焼結した臨界電流密度の
高い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℃以上でバ
インダー除去はできないが、本発明の超電導体の場合に
は、800℃以下でバインダー除去は可能である。これに
より、高密度成形ができるので、さらに超電導電流密度
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℃以上でバ
インダー除去はできないが、本発明の超電導体の場合に
は、800℃以下でバインダー除去は可能である。これに
より、高密度成形ができるので、さらに超電導電流密度
を向上させることができる。
また、従来のYBa2Cu3O7の薄膜は比表面積が大きいた
め、常温・空気中でも超電導特性が劣化していたが、本
発明による酸化物超電導体の薄膜は、YBa2Cu3O7の薄膜
に比較すると環境安定性が高く、超電導転移温度が安定
している。
め、常温・空気中でも超電導特性が劣化していたが、本
発明による酸化物超電導体の薄膜は、YBa2Cu3O7の薄膜
に比較すると環境安定性が高く、超電導転移温度が安定
している。
〔実施例２〕 純度99.9％のHo2O3、Ba（NO3）２、CuO、KO2粉末を化
学組成式Ho（Ba1-xKx）2Cu4O8において、ｘ＝０、0.0
1、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5となるように混合し、酸素
中850℃で24時間仮焼を行った。仮焼後、試料を粉砕し
矩形に成形した。この成形体を酸素中800℃で５時間予
備結晶した。この予備焼結体を1000kg/cm2・Ar80％−O2
20％のガス雰囲気下で熱処理を行った。200℃/hで加熱
して900℃で６時間保持し、そこからさらに1000℃まで2
00℃/hで加熱して、その温度で６時間保持した。冷却は
200℃/hの速度で300℃まで行い、１気圧まで減圧したあ
と試料を空気中に取り出した。この試料を再び粉砕し成
形した。この成形体を酸素中800℃で24時間焼結して所
定の試料を得た。
学組成式Ho（Ba1-xKx）2Cu4O8において、ｘ＝０、0.0
1、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5となるように混合し、酸素
中850℃で24時間仮焼を行った。仮焼後、試料を粉砕し
矩形に成形した。この成形体を酸素中800℃で５時間予
備結晶した。この予備焼結体を1000kg/cm2・Ar80％−O2
20％のガス雰囲気下で熱処理を行った。200℃/hで加熱
して900℃で６時間保持し、そこからさらに1000℃まで2
00℃/hで加熱して、その温度で６時間保持した。冷却は
200℃/hの速度で300℃まで行い、１気圧まで減圧したあ
と試料を空気中に取り出した。この試料を再び粉砕し成
形した。この成形体を酸素中800℃で24時間焼結して所
定の試料を得た。
この様にして得られたＲ（Ba1-xKx）2Cu4O8の焼結体
の生成相を粉末Ｘ線回折を用いて確認した。得られた試
料の主成分はいずれもRBa2Cu4O8型の結晶構造を有する
ことを確認した。ｘ＝0.10の試料の粉末Ｘ線回折図形を
第６図に示した。図中の数字はRBa2Cu4O8型構造にもと
づいたピークの指数である。この試料は、超電導相の単
一相であった。試料の生成相を第２表にまとめて示し
た。ｘが０から0.1の範囲では、Ho（Ba1-xKx）2Cu4O8の
単一相であり、ｘが0.20になると第２相を含むようにな
る。
の生成相を粉末Ｘ線回折を用いて確認した。得られた試
料の主成分はいずれもRBa2Cu4O8型の結晶構造を有する
ことを確認した。ｘ＝0.10の試料の粉末Ｘ線回折図形を
第６図に示した。図中の数字はRBa2Cu4O8型構造にもと
づいたピークの指数である。この試料は、超電導相の単
一相であった。試料の生成相を第２表にまとめて示し
た。ｘが０から0.1の範囲では、Ho（Ba1-xKx）2Cu4O8の
単一相であり、ｘが0.20になると第２相を含むようにな
る。
これらの試料の超電導特性を抵抗測定により調べた。
その結果を第６図及び第２表に示した。
その結果を第６図及び第２表に示した。
本実施例のHo（Ba1-xKx）2Cu4O8の超電導体試料は、
第６図及び第２表からわかるように、いずれも90K級の
超電導転移温度を示す。この超電導転移温度は、液体窒
素の沸点（77K）よりも十分高い温度である。試料の室
温における抵抗値を比較すると、Ｋの含有量ｘの増加と
ともに室温の抵抗値が低下する。このように室温の抵抗
値の低い試料にたいして高臨界電流密度が期待できる。
室温の抵抗はｘが0.2の試料が一番低く、ｘが0.3以上で
はｘの増加と共に抵抗値は高くなりｘ＝0.5ではｘ＝０
の場合よりも高くなる。
第６図及び第２表からわかるように、いずれも90K級の
超電導転移温度を示す。この超電導転移温度は、液体窒
素の沸点（77K）よりも十分高い温度である。試料の室
温における抵抗値を比較すると、Ｋの含有量ｘの増加と
ともに室温の抵抗値が低下する。このように室温の抵抗
値の低い試料にたいして高臨界電流密度が期待できる。
室温の抵抗はｘが0.2の試料が一番低く、ｘが0.3以上で
はｘの増加と共に抵抗値は高くなりｘ＝0.5ではｘ＝０
の場合よりも高くなる。
また、これらの試料の気孔率を研磨試料の光学顕微鏡
観察から求めた。これらの値を第２表にまとめて示し
た。この結果を見ると、ｘの増加とともに気孔率が低下
し、ｘ＝0.2の試料でほぼ５％になる。しかし、これ以
上ｘが増加しても気孔率はほとんど変化しない。
観察から求めた。これらの値を第２表にまとめて示し
た。この結果を見ると、ｘの増加とともに気孔率が低下
し、ｘ＝0.2の試料でほぼ５％になる。しかし、これ以
上ｘが増加しても気孔率はほとんど変化しない。
Ｘ線回折の結果、室温における抵抗率、気孔率の測定
結果を考慮すると、ｘの増加にともなう試料の室温の抵
抗率の低下は、HoBa2Cu4O8のBaのサイトにＫが固溶する
ことによる効果と共に、ｘが0.1を越える場合には生成
した第２相が焼結助材として働き試料が高密度化するた
めによるものと考えられる。しかし、あまりに第２相が
多くなると超電導体の体積分率が低下するので望ましく
はない。したがってｘの望ましい範囲としては、0.001
≦ｘ≦0.4である。
結果を考慮すると、ｘの増加にともなう試料の室温の抵
抗率の低下は、HoBa2Cu4O8のBaのサイトにＫが固溶する
ことによる効果と共に、ｘが0.1を越える場合には生成
した第２相が焼結助材として働き試料が高密度化するた
めによるものと考えられる。しかし、あまりに第２相が
多くなると超電導体の体積分率が低下するので望ましく
はない。したがってｘの望ましい範囲としては、0.001
≦ｘ≦0.4である。
また、例えば第８図の（ａ）に示すようにｘ＝0.1の
試料の熱重量分析の結果、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HoBa2Cu3O7では、第８図の（ｂ）に示すように、400
〜800℃で大きく酸素が放出してしまう。
試料の熱重量分析の結果、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HoBa2Cu3O7では、第８図の（ｂ）に示すように、400
〜800℃で大きく酸素が放出してしまう。
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HoBa2Cu4O8の超電導転移温度が80K
で、しかも難焼結性であり、そのため焼結体の気孔率が
30％以上であるのに対して、Ho（Ba1-xKx）2Cu4O8の組
成を有し、ｘが0.001≦ｘ≦0.4の範囲にある試料は、い
ずれも超電導転移温度が約90Kであり、焼結体の気孔率
も20％以下である。さらに、これらの試料は室温の電気
抵抗率も低く、熱分析では850℃付近まで、酸素の出入
りが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HoBa2Cu4O8の超電導転移温度が80K
で、しかも難焼結性であり、そのため焼結体の気孔率が
30％以上であるのに対して、Ho（Ba1-xKx）2Cu4O8の組
成を有し、ｘが0.001≦ｘ≦0.4の範囲にある試料は、い
ずれも超電導転移温度が約90Kであり、焼結体の気孔率
も20％以下である。さらに、これらの試料は室温の電気
抵抗率も低く、熱分析では850℃付近まで、酸素の出入
りがなく安定に存在することが確認できた。
〔実施例３〕 Ho（Ba1−xKx）2Cu4O8のHoのところをNd、Sm、Eu、G
d、Dy、Er、Tm、Yb、Luにして、ｘ＝0.1に固定して実施
例１と同様のプロセスで試料を作製した。また、実施例
１と同様の評価を行い、その結果を第３表に示した。
d、Dy、Er、Tm、Yb、Luにして、ｘ＝0.1に固定して実施
例１と同様のプロセスで試料を作製した。また、実施例
１と同様の評価を行い、その結果を第３表に示した。
この表を見ると、希土類元素ＲをHoからNd、Sm、Eu、
Gd、Dy、Er、Tm、Yb、Luのうちのどれにかえても同様の
効果が得られることがわかった。
Gd、Dy、Er、Tm、Yb、Luのうちのどれにかえても同様の
効果が得られることがわかった。
〔実施例４〕 本実施例４の酸化物超電導体は、Ｒ（Ba1-xKx）2Cu4O
8をＸ＝0.1に固定し、ＲとしてＹ、Hoを使用したもので
ある。すなわち、（Y1-yHoy）（Ba0.9Ｋ0.1）2Cu4O8の
ｙの値を変えてY1-yHoyの混合比率を変化させ、実施例
１と同様のプロセスで試料を作製した。また、実施例１
と同様の評価を行い、その結果を第４表に示した。
8をＸ＝0.1に固定し、ＲとしてＹ、Hoを使用したもので
ある。すなわち、（Y1-yHoy）（Ba0.9Ｋ0.1）2Cu4O8の
ｙの値を変えてY1-yHoyの混合比率を変化させ、実施例
１と同様のプロセスで試料を作製した。また、実施例１
と同様の評価を行い、その結果を第４表に示した。
この表を見ると、Ｙを含む希土類元素Ｒを、Hoから前
記Ｒのうちから選ばれた２種（Ｙ、Hoの混合比率を変化
させたもの）にかえても同様の効果が得られることがわ
かった。
記Ｒのうちから選ばれた２種（Ｙ、Hoの混合比率を変化
させたもの）にかえても同様の効果が得られることがわ
かった。
したがって、本発明の酸化物超電導体は、銀シース線
材化する場合、最終工程である焼結熱処理工程で、超電
導特性を損なうことなく安定で、しかも易焼結性である
のでそれぞれの粒子が高密度に焼結した臨界電流密度の
高い超電導線材を作製することができる。
材化する場合、最終工程である焼結熱処理工程で、超電
導特性を損なうことなく安定で、しかも易焼結性である
のでそれぞれの粒子が高密度に焼結した臨界電流密度の
高い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RBa2Cu3O7は、400℃以上でバ
インダー除去はできないが、本発明の超電導体の場合に
は、850℃以下でバインダー除去は可能である。これに
より、高密度成形ができるので、さらに超電導電流密度
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RBa2Cu3O7は、400℃以上でバ
インダー除去はできないが、本発明の超電導体の場合に
は、850℃以下でバインダー除去は可能である。これに
より、高密度成形ができるので、さらに超電導電流密度
を向上させることができる。
また、従来のRBa2Cu3O7の薄膜は比表面積が大きいた
め、常温・空気中でも超電導特性が劣化していたが、本
発明による酸化物超電導体の薄膜は、RBa2Cu3O7の薄膜
に比較すると環境安定性が高く、超電導転移温度が安定
している。
め、常温・空気中でも超電導特性が劣化していたが、本
発明による酸化物超電導体の薄膜は、RBa2Cu3O7の薄膜
に比較すると環境安定性が高く、超電導転移温度が安定
している。
以上、本発明を実施例に基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、その主
旨を逸脱しない範囲において種々変更可能なことは言う
までもない。
本発明は前記実施例に限定されるものではなく、その主
旨を逸脱しない範囲において種々変更可能なことは言う
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
気遮蔽等に用いることができるのは、勿論である。
気遮蔽等に用いることができるのは、勿論である。
［発明の効果］ 以上、説明したように、本発明によれば、液体窒素の
沸点よりも十分高い超電導転移温度を有し、易焼結性
で、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。
沸点よりも十分高い超電導転移温度を有し、易焼結性
で、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RBa2Cu4O8の結晶構造を
説明するための図、 第２図は、従来のRBa2Cu3O7の構造を説明するための
図、 第３図は、本実施例に係るＲ＝Ｙ、ｘ＝0.1の試料の粉
末Ｘ線回折図形、 第４図は、本実施例のＹ（Ba1-xKx）2Cu4O8の抵抗−温
度特性図、 第５図は、本実施例のＲ＝Ｙ、ｘ＝0.1の試料の熱重量
分析の結果を示す図、 第６図は、本実施例に係るＲ＝Ho、ｘ＝0.1の試料の粉
末Ｘ線回折図形、 第７図は、本実施例のHo（Ba1-xKx）2Cu4O8の抵抗−温
度特性図、 第８図は、本実施例のＲ＝Ho、ｘ＝0.1の試料の熱重量
分析の結果を示す図である。 図中、１……Ｙ、２……Ba、３……Cu、４……Ｏであ
る。
説明するための図、 第２図は、従来のRBa2Cu3O7の構造を説明するための
図、 第３図は、本実施例に係るＲ＝Ｙ、ｘ＝0.1の試料の粉
末Ｘ線回折図形、 第４図は、本実施例のＹ（Ba1-xKx）2Cu4O8の抵抗−温
度特性図、 第５図は、本実施例のＲ＝Ｙ、ｘ＝0.1の試料の熱重量
分析の結果を示す図、 第６図は、本実施例に係るＲ＝Ho、ｘ＝0.1の試料の粉
末Ｘ線回折図形、 第７図は、本実施例のHo（Ba1-xKx）2Cu4O8の抵抗−温
度特性図、 第８図は、本実施例のＲ＝Ho、ｘ＝0.1の試料の熱重量
分析の結果を示す図である。 図中、１……Ｙ、２……Ba、３……Cu、４……Ｏであ
る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 和田 隆博 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 (72)発明者 郡山 慎一 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 (72)発明者 桜井 健 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 (72)発明者 鈴木 信郎 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 (72)発明者 宮武 孝之 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 (72)発明者 山内 尚雄 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 (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 (72)発明者 田中 昭二 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３−65510（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−61346（ＪＰ，Ａ) (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 (2)
- 【請求項１】Ｒ（Ba1-xKx）2Cu4O8の化学組成式で表さ
れる酸化物超電導体であって、ＲがＹ、Nd、Sm、Eu、G
d、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Luの希土類元素（Ｙを含む）
のうちから選ばれた１種であり、ｘが0.001≦ｘ≦0.4の
範囲にあることを特徴とする酸化物超電導体。 - 【請求項２】Ｒ（Ba1-xKx）2Cu4O8の化学組成式で表さ
れる酸化物超電導体であって、ＲがＹ、Nd、Sm、Eu、G
d、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Luの希土類元素（Ｙを含む）
のうちから選ばれた２種以上からなり、ｘが0.001≦ｘ
≦0.4の範囲にあることを特徴とする酸化物超電導体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1213725A JP2855124B2 (ja) | 1989-08-18 | 1989-08-18 | 酸化物超電導体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1213725A JP2855124B2 (ja) | 1989-08-18 | 1989-08-18 | 酸化物超電導体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0380110A JPH0380110A (ja) | 1991-04-04 |
| JP2855124B2 true JP2855124B2 (ja) | 1999-02-10 |
Family
ID=16643963
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1213725A Expired - Lifetime JP2855124B2 (ja) | 1989-08-18 | 1989-08-18 | 酸化物超電導体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2855124B2 (ja) |
-
1989
- 1989-08-18 JP JP1213725A patent/JP2855124B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0380110A (ja) | 1991-04-04 |
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