JPH01192758A - 超伝導セラミックス - Google Patents
超伝導セラミックスInfo
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- JPH01192758A JPH01192758A JP63015269A JP1526988A JPH01192758A JP H01192758 A JPH01192758 A JP H01192758A JP 63015269 A JP63015269 A JP 63015269A JP 1526988 A JP1526988 A JP 1526988A JP H01192758 A JPH01192758 A JP H01192758A
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Classifications
-
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
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Landscapes
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
「発明の利用分野」
本発明は酸化物セラミック系超伝導材料に関する。
本発明は新型の超伝導を呈する材料に関する。
「従来の利用分野」
従来、超電子材料は、水銀、鉛等の元素、ＮｂＮ。
ＮｂｚＧｅ、 Ｎｂ３Ｇａ等の合金またはＮｂ５（Ａｌ
ｏ、 ａＧｅｏ、 ｚ）等の三元素化合物よりなる金属
材料が用いられている。しかしこれらの↑Ｃ（超伝導臨
界温度）オンセットは２５Ｋまでであった。
ｏ、 ａＧｅｏ、 ｚ）等の三元素化合物よりなる金属
材料が用いられている。しかしこれらの↑Ｃ（超伝導臨
界温度）オンセットは２５Ｋまでであった。
他方、近年、セラミック系の超伝導材料が注目されてい
る。この材料は最初ＩＢＭのチューリッヒ研究所よりＢ
ａ−Ｌａ−Ｃｕ−０（バラクオ）系酸化物高温超伝導体
として報告され、さらにＬＳＣＯ（第二銅酸−ランタン
ーストロンチューム）として知られてきた。
る。この材料は最初ＩＢＭのチューリッヒ研究所よりＢ
ａ−Ｌａ−Ｃｕ−０（バラクオ）系酸化物高温超伝導体
として報告され、さらにＬＳＣＯ（第二銅酸−ランタン
ーストロンチューム）として知られてきた。
これらは（ＡＩ−Ｘ ＢＸ） ｙｃｕＯｚ、ｘ＝０．０
１〜０．３ ＋ｙ＝１．３〜２．２．２・２．０〜４．
５におけるＡ、Ｂとして、それぞれ１種類の元素を用い
るのみであるため、Ｔｃオンセットが３０Ｋ Ｌか得ら
れなかった。
１〜０．３ ＋ｙ＝１．３〜２．２．２・２．０〜４．
５におけるＡ、Ｂとして、それぞれ１種類の元素を用い
るのみであるため、Ｔｃオンセットが３０Ｋ Ｌか得ら
れなかった。
「従来の問題点」
しかし、これら酸化物セラミックスの超伝導の可能性は
Ｔｃも３０Ｋがその限界であった。
Ｔｃも３０Ｋがその限界であった。
このため、このＴｃｏ （電気抵抗が零または実質的に
零になる温度）をさらに高くし、望むべくは液体窒素温
度（７７Ｋ）またはそれ以上で動作せしめることが強く
求められていた。
零になる温度）をさらに高くし、望むべくは液体窒素温
度（７７Ｋ）またはそれ以上で動作せしめることが強く
求められていた。
ｒ問題を解決すべき手段」
本発明は、かかる高温で超伝導を呈するべ（、ＫｇＮｉ
Ｆｎ型を構成すべき素材を探し求めた。その結果、Ｔｃ
オンセット（超伝導現象が一部において観察され始める
温度）も５０〜１０７Ｋまで向上させ得ることが明らか
になった。
Ｆｎ型を構成すべき素材を探し求めた。その結果、Ｔｃ
オンセット（超伝導現象が一部において観察され始める
温度）も５０〜１０７Ｋまで向上させ得ることが明らか
になった。
本発明の超伝導性セラミックスは（Ａｌ−Ｘ ＢＸ）
ｙＣｕＯｗ ｘ＝０．３〜Ｌｙ＝２．０〜４．０好まし
くは２．５〜３゜５、ｚ＝１．０〜４．０好ましくは１
．５〜３．５．＋ｓ＝４．０〜１０．０好ましくは６〜
８で一般的に示し得るものである。Ａは旧（ビスマス）
、Ｓｂ（アンチモン）、Ａｓ（ヒ素）、Ｐ（リン）の元
素周期表ｖｂ族より選ばれた元素のうちの１種類を用い
ている。
ｙＣｕＯｗ ｘ＝０．３〜Ｌｙ＝２．０〜４．０好まし
くは２．５〜３゜５、ｚ＝１．０〜４．０好ましくは１
．５〜３．５．＋ｓ＝４．０〜１０．０好ましくは６〜
８で一般的に示し得るものである。Ａは旧（ビスマス）
、Ｓｂ（アンチモン）、Ａｓ（ヒ素）、Ｐ（リン）の元
素周期表ｖｂ族より選ばれた元素のうちの１種類を用い
ている。
またＢはＢａ（バリューム）、Ｓｒ（ストロスンチュー
ム）、Ｃａ（カルシューム） 、Ｍｇ（マグネシューム
）より選ばれた元素のうち少なくとも２種［Ｂ１．Ｂ２
・・Ｂｎ例えばＢｌ、Ｂ２を用いている。
ム）、Ｃａ（カルシューム） 、Ｍｇ（マグネシューム
）より選ばれた元素のうち少なくとも２種［Ｂ１．Ｂ２
・・Ｂｎ例えばＢｌ、Ｂ２を用いている。
本発明は銅と酸素との結合の層構造とせしめ、これを１
分子内で１層またはそれを対称構造の２層構造とし、こ
の層の最外積電子の電子の軌道により超伝導を呈せしめ
得るモデルを前提としている。このため、新構造を前提
としている。
分子内で１層またはそれを対称構造の２層構造とし、こ
の層の最外積電子の電子の軌道により超伝導を呈せしめ
得るモデルを前提としている。このため、新構造を前提
としている。
かかる構造においては、銅の４ケの原子より層構造とせ
しめ、この層をキャリアが移動しやすくするため、本発
明構造における（Ａｌ−Ｘ ＢＸ） ｙｃｕＯｗにおけ
るＡ、Ｂの選ばれる元素が重要である。特にＡの元素は
元素周期表ｖｂ族である。本発明は、これらの元素より
選ばれたものを用いている。
しめ、この層をキャリアが移動しやすくするため、本発
明構造における（Ａｌ−Ｘ ＢＸ） ｙｃｕＯｗにおけ
るＡ、Ｂの選ばれる元素が重要である。特にＡの元素は
元素周期表ｖｂ族である。本発明は、これらの元素より
選ばれたものを用いている。
さらに本発明はＢとして元素周期律表におけるＵａ族で
あるＢａ（バリューム）、Ｓｒ（ストロンチューム）、
Ｃａ（カルシューム）、Ｍｇ（マグネシューム）より選
ばれた元素のうちのすくなくとも２種類を用いている。
あるＢａ（バリューム）、Ｓｒ（ストロンチューム）、
Ｃａ（カルシューム）、Ｍｇ（マグネシューム）より選
ばれた元素のうちのすくなくとも２種類を用いている。
かくすることにより、Ａ、Ｂに対し、単に１つのみの元
素を用いるこれまでの構造に比べて、多結晶を呈する１
つの結晶粒を大きくでき、ひいてはその多結晶粒界での
バリアをより消失させ得る構成とせしめた。その結果、
Ｔｃオンセットをさらに高くさせ得る。そしてその理想
は単結晶構造である。
素を用いるこれまでの構造に比べて、多結晶を呈する１
つの結晶粒を大きくでき、ひいてはその多結晶粒界での
バリアをより消失させ得る構成とせしめた。その結果、
Ｔｃオンセットをさらに高くさせ得る。そしてその理想
は単結晶構造である。
本発明は出発材料の酸化物または炭酸化物を混合し・−
度加圧して、出発材料の酸化物または炭酸化物により（
ＡＩ−Ｘ ＢＸ） ｙｃｕｏｗ型の分子を作り得る。
度加圧して、出発材料の酸化物または炭酸化物により（
ＡＩ−Ｘ ＢＸ） ｙｃｕｏｗ型の分子を作り得る。
さらにこれを微粉末化し、再び加圧してタブレット化し
、本焼成を有せしめている。
、本焼成を有せしめている。
「作用」
本発明の新型構造のセラミック超伝導素材はきわめて簡
単に作ることができる。特にこれらはその出発材料とし
て３Ｎまたは４Ｎの純度の酸化物または炭酸化物を用い
、これをボールミルを用いて微粉末に粉砕し、混合する
。すると、化学量論的に（ＡＩ−ｘ Ｂｘ） ｙｃｕＯ
ｗのそれぞれの値を任意に変更、制御することができる
。
単に作ることができる。特にこれらはその出発材料とし
て３Ｎまたは４Ｎの純度の酸化物または炭酸化物を用い
、これをボールミルを用いて微粉末に粉砕し、混合する
。すると、化学量論的に（ＡＩ−ｘ Ｂｘ） ｙｃｕＯ
ｗのそれぞれの値を任意に変更、制御することができる
。
本発明においては、かかる超伝導材料を作るのに特に高
価な設備を用いなくともよいという他の特徴も有する。
価な設備を用いなくともよいという他の特徴も有する。
以下に実施例に従い本発明を記す。
「実施例」
本発明の実施例として、ＡとしてＢｉ、 ＢにおけるＢ
１としてＳｒ、 ＢＸとしてＣａを用いた。
１としてＳｒ、 ＢＸとしてＣａを用いた。
出発材料はＢｉ化合物として酸化ビスマス（Ｂｉｔ’ｓ
）、Ｓｒ化合物として５ｒＣＯ，Ｃａ化合物としてｃａ
ｃｏｓ＋ｔＪｊ４化合物としてＣｕ（ｌを用いた。これ
らは■高純度化学研究所より入手し、純度は９９．９５
％、またはそれ以上の微粉末を用い、ｘ 〜０．６７（
八：Ｂ：ｆｈ＝１：１：１）ｙ＝３．ｚ＝舖＝６〜８と
なるべく選んだ。またＢ ｌ ＋Ｂ２であるＳｒとＣａ
との比を１＝１ とした。
）、Ｓｒ化合物として５ｒＣＯ，Ｃａ化合物としてｃａ
ｃｏｓ＋ｔＪｊ４化合物としてＣｕ（ｌを用いた。これ
らは■高純度化学研究所より入手し、純度は９９．９５
％、またはそれ以上の微粉末を用い、ｘ 〜０．６７（
八：Ｂ：ｆｈ＝１：１：１）ｙ＝３．ｚ＝舖＝６〜８と
なるべく選んだ。またＢ ｌ ＋Ｂ２であるＳｒとＣａ
との比を１＝１ とした。
そして成分とにＢｔｌＳｒｌＣａｔＣｕ３０４〜１）好
ましくはＢｉ、５ｒＩＣａ、Ｃ＋ｇＯ，〜、となるよう
にしてこれらを十分乳鉢で混合しカプセルに封入し、３
ｋｇ／ｃｄの荷重を加えてタブレット化（太きく １０
ａａφｘ３ａｍ）した。さらに酸化性雰囲気、例えば大
気中で５００〜１０００℃、例えば８５０°Ｃで３時間
加熱酸化をした。
ましくはＢｉ、５ｒＩＣａ、Ｃ＋ｇＯ，〜、となるよう
にしてこれらを十分乳鉢で混合しカプセルに封入し、３
ｋｇ／ｃｄの荷重を加えてタブレット化（太きく １０
ａａφｘ３ａｍ）した。さらに酸化性雰囲気、例えば大
気中で５００〜１０００℃、例えば８５０°Ｃで３時間
加熱酸化をした。
この行程を仮焼成とした。
次にこれを粉砕し、乳鉢で混合した。そしてその粉末の
平均粉半径が１０μｍ以下の大きさとなるようにした。
平均粉半径が１０μｍ以下の大きさとなるようにした。
さらにこれをカプセルに封入し５０ｋｇ／ｃｄの圧力で
タブレットに加圧して成型した。この加圧と同時に３０
０〜８００°Ｃに加熱してホットプレス方式とした。
タブレットに加圧して成型した。この加圧と同時に３０
０〜８００°Ｃに加熱してホットプレス方式とした。
次に５００〜１０００°Ｃ１例えば８５０°Ｃの酸化物
雰囲気、例えば大気中で酸化して、本焼成を１０〜５０
時間、例えば１５時間行った。
雰囲気、例えば大気中で酸化して、本焼成を１０〜５０
時間、例えば１５時間行った。
このタブレットはベルブスカイト構造が主として観察さ
れるが、新型構造も同時に観察された。
れるが、新型構造も同時に観察された。
次にこの試料を酸素を少なくさせた０□−Ａｒ中で加熱
（６００〜１１００°Ｃ，３〜３０時間、例えば８００
’Ｃ，２０時間）して、還元させた。
（６００〜１１００°Ｃ，３〜３０時間、例えば８００
’Ｃ，２０時間）して、還元させた。
この試料を用いて固有抵抗と温度との関係を調べた。す
ると最高温度が得られたものとしてのＴｃオンセットと
して１３４に、Ｔｃｏとして１１５Ｋを観察することが
できた。
ると最高温度が得られたものとしてのＴｃオンセットと
して１３４に、Ｔｃｏとして１１５Ｋを観察することが
できた。
また、１１５に以下の温度においてマイナス効果を確認
することができた。
することができた。
「実施例２」
この実施例として、Ａとしてｓｂの酸化物を混合した。
Ｂ、としてＢａ、 Ｂ、としてＣａを用いＢ１：Ｂｚ
＝１：１とした。出発材料は酸化アンチモン、Ｂａとし
てＢａＣ０，、Ｓｒとして５ｒ２０＝ 、また銅化合物
としてＣｕＯを用いた。その他は実施例１と同様である
。
＝１：１とした。出発材料は酸化アンチモン、Ｂａとし
てＢａＣ０，、Ｓｒとして５ｒ２０＝ 、また銅化合物
としてＣｕＯを用いた。その他は実施例１と同様である
。
そして成分として５ｂＪａ＋Ｃａ１Ｃｕ３０ａ〜ｔｏ好
ましくは５ｂｌＢａｌＣａ＋Ｏｂ 〜ｇ とした。
ましくは５ｂｌＢａｌＣａ＋Ｏｂ 〜ｇ とした。
ＴＣオンセットとして１０４に、 Ｔｃｏとして８４Ｋ
を得ることができた。
を得ることができた。
「実施例３」
実施例において、ＢとしてＢＩ＋８！＋ＢｆｆとしてＢ
ａ、Ｓｒに加えＡとして旧２０．をまたＣａをさらに３
０％加えた。そしてＢｉＪａｏ、７ＳｒｌＣａ（１，＊
Ｃｕ：＋Ｏａ 〜ｔｏ好ましくは旧＋Ｂａ（、、ｙｓｒ
＋ｃａｏ、 ３Ｃｕ３０ｉ 〜ｍとなるようにした。す
るとＴｃオンセットをさらに３〜５にも向上させること
ができた。Ｃａを０．３より１．０そのかわりにＢａを
０．７より０に変化させていった場合Ｔｃは１４８によ
り１３４Ｋに漸減した。
ａ、Ｓｒに加えＡとして旧２０．をまたＣａをさらに３
０％加えた。そしてＢｉＪａｏ、７ＳｒｌＣａ（１，＊
Ｃｕ：＋Ｏａ 〜ｔｏ好ましくは旧＋Ｂａ（、、ｙｓｒ
＋ｃａｏ、 ３Ｃｕ３０ｉ 〜ｍとなるようにした。す
るとＴｃオンセットをさらに３〜５にも向上させること
ができた。Ｃａを０．３より１．０そのかわりにＢａを
０．７より０に変化させていった場合Ｔｃは１４８によ
り１３４Ｋに漸減した。
本発明において、Ｂｉ＋Ｓｒ、Ａｓ、Ｐの元素に加えて
イットリューム族（Ｙ、 Ｅｕｌ Ｇｄ、 Ｔｂ、 Ｄ
Ｖ＋ Ｈｏ、 Ｅｒｌ Ｔｍ、 ｙｂ、 Ｌｕ、 Ｓｃ
）の元素およびその他のランタノイドを酸化物または炭
酸化物とし、それらを出発材料として用いて複合材料セ
ラミックスとしても有効である。
イットリューム族（Ｙ、 Ｅｕｌ Ｇｄ、 Ｔｂ、 Ｄ
Ｖ＋ Ｈｏ、 Ｅｒｌ Ｔｍ、 ｙｂ、 Ｌｕ、 Ｓｃ
）の元素およびその他のランタノイドを酸化物または炭
酸化物とし、それらを出発材料として用いて複合材料セ
ラミックスとしても有効である。
特にこれらより選ばれた材料を（ＡＩ−１１Ｂｘ）ｙｃ
ｕｚＯｗで示される一触式のへの一部に加えることはＴ
ｃをさらに５〜ＩＯＫも向上させ得る効果があった。
ｕｚＯｗで示される一触式のへの一部に加えることはＴ
ｃをさらに５〜ＩＯＫも向上させ得る効果があった。
その概要は実施例１と概略同様である。
「効果」
本発明により、これまでまった（不可能とされていたセ
ラミックス超伝導体を作ることができるようになった。
ラミックス超伝導体を作ることができるようになった。
本発明において仮焼成をした後に微粉末化する行程によ
り、初期状態でのそれぞれの出発材料の化合物を到達材
料、即ち（ＡＩ−ｘＢｘ）ｙｃｕｚＯｗ （ＢはＢ＋＋
ＢＺ ・・・ａｎ）で示される材料を含む化合物とす
るものである。
り、初期状態でのそれぞれの出発材料の化合物を到達材
料、即ち（ＡＩ−ｘＢｘ）ｙｃｕｚＯｗ （ＢはＢ＋＋
ＢＺ ・・・ａｎ）で示される材料を含む化合物とす
るものである。
さらにこの到達材料の化合物における分子構造内で銅の
層構造をよりさせやすくするため、原子周期律表におけ
るＵａ 、Ｉ［ａの元素を複数個混合させた。かくして
最終完成化合物中に、ボイド等の空穴の存在をより除去
することができ、ひいてはＴｃオンセット、Ｔｃｏをよ
り高温化できるものと推定される。
層構造をよりさせやすくするため、原子周期律表におけ
るＵａ 、Ｉ［ａの元素を複数個混合させた。かくして
最終完成化合物中に、ボイド等の空穴の存在をより除去
することができ、ひいてはＴｃオンセット、Ｔｃｏをよ
り高温化できるものと推定される。
また本発明の分子式で示される超伝導セラミックスはそ
の超伝導の推定メカニズムとして、銅の酸化物が構造に
おいて層構造を有し、その層構造も一分子内で一層また
は２層構成を有し、その層内をキャリアが超伝導をして
いるものと推定される。
の超伝導の推定メカニズムとして、銅の酸化物が構造に
おいて層構造を有し、その層構造も一分子内で一層また
は２層構成を有し、その層内をキャリアが超伝導をして
いるものと推定される。
本発明の実施例は、タブレットにしたものである。しか
しタブレットにするのではなく、仮焼成または本焼成の
後の粉末を溶媒にとかし、基板等にその溶液をコーティ
ングをし、これを酸化性雰囲気で焼成し、さらにその後
還元性雰囲気で本焼イム 成をすることによって、薄膜の超伝導セラミックスとす
ることも可能である。
しタブレットにするのではなく、仮焼成または本焼成の
後の粉末を溶媒にとかし、基板等にその溶液をコーティ
ングをし、これを酸化性雰囲気で焼成し、さらにその後
還元性雰囲気で本焼イム 成をすることによって、薄膜の超伝導セラミックスとす
ることも可能である。
イｆ＼
本発明により超辱導体を容易に低価格で作ることができ
るようになった。
るようになった。
Claims (1)
- （Ａ＿１＿−＿ｘ Ｂｘ）＿ｙＣｕ＿ｚＯ＿ｗ，ｘ＝０
．３〜１，ｙ＝２．０〜４．０好ましくは２．５〜３．
５，Ｚ，＝１．０〜４．０好ましくは１．５〜３．５，
ｗ，＝４．０〜１０．０好ましくは６〜８を有し、Ａは
Ｂｉ（ビスマス），Ｓｂ（アンチモン），Ａｓ（ヒ素）
，Ｐ（リン）より選ばれた１種類の元素よりなり、Ｂは
Ｂａ（バリューム），Ｓｒ（ストロンチューム），Ｃａ
（カルシューム），Ｍｇ（マグネシューム）より選ばれ
た少なくとも２種類の材料の元素よりなる超伝導性を有
するセラミックス材料であることを特徴とする超伝導セ
ラミックス。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63015269A JPH01192758A (ja) | 1988-01-26 | 1988-01-26 | 超伝導セラミックス |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63015269A JPH01192758A (ja) | 1988-01-26 | 1988-01-26 | 超伝導セラミックス |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01192758A true JPH01192758A (ja) | 1989-08-02 |
Family
ID=11884141
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63015269A Pending JPH01192758A (ja) | 1988-01-26 | 1988-01-26 | 超伝導セラミックス |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01192758A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01212227A (ja) * | 1988-02-17 | 1989-08-25 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 酸化物超伝導材料 |
| JPH0226831A (ja) * | 1988-07-15 | 1990-01-29 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 超電導材料の製造方法 |
| US5102861A (en) * | 1989-06-07 | 1992-04-07 | Nippon Valqua Industries, Ltd. | Superconductive materials implanted with phosphorus ions and process for preparing the same |
| JPH10101336A (ja) * | 1988-02-05 | 1998-04-21 | Hoechst Ag | 超伝導体の製造方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01188456A (ja) * | 1988-01-20 | 1989-07-27 | Natl Res Inst For Metals | 酸化物高温超電導体 |
-
1988
- 1988-01-26 JP JP63015269A patent/JPH01192758A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01188456A (ja) * | 1988-01-20 | 1989-07-27 | Natl Res Inst For Metals | 酸化物高温超電導体 |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10101336A (ja) * | 1988-02-05 | 1998-04-21 | Hoechst Ag | 超伝導体の製造方法 |
| JPH10114524A (ja) * | 1988-02-05 | 1998-05-06 | Hoechst Ag | 超伝導体の製造方法 |
| JPH01212227A (ja) * | 1988-02-17 | 1989-08-25 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 酸化物超伝導材料 |
| JPH0226831A (ja) * | 1988-07-15 | 1990-01-29 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 超電導材料の製造方法 |
| US5102861A (en) * | 1989-06-07 | 1992-04-07 | Nippon Valqua Industries, Ltd. | Superconductive materials implanted with phosphorus ions and process for preparing the same |
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