JPH02129022A - 酸化物超伝導材料 - Google Patents
酸化物超伝導材料Info
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- JPH02129022A JPH02129022A JP63282918A JP28291888A JPH02129022A JP H02129022 A JPH02129022 A JP H02129022A JP 63282918 A JP63282918 A JP 63282918A JP 28291888 A JP28291888 A JP 28291888A JP H02129022 A JPH02129022 A JP H02129022A
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Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- 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
Landscapes
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (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。
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Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、高い超伝導転移温度を持つ酸化物超伝導材料
に関するものである。
に関するものである。
従来の技術
超伝導材料は、１）電気抵抗がゼロである、２）完全反
磁性である、 ３）ジロセフソン効果がある、といった
、他の材料にない特性を持っており、電力輸送、発電器
、核融合プラズマ閉じ込め、磁気浮上列車、磁気シール
ド、高速コンピュータ等の幅広い応用が期待されている
。ところが、従来の金属系超伝導体では、超伝導転移温
度は最も高いものでも２３に程度であり、実使用時には
高価な液体ヘリウムと大がかりな断熱装置を使って冷却
しなければならず、工業上大きな問題であった。
磁性である、 ３）ジロセフソン効果がある、といった
、他の材料にない特性を持っており、電力輸送、発電器
、核融合プラズマ閉じ込め、磁気浮上列車、磁気シール
ド、高速コンピュータ等の幅広い応用が期待されている
。ところが、従来の金属系超伝導体では、超伝導転移温
度は最も高いものでも２３に程度であり、実使用時には
高価な液体ヘリウムと大がかりな断熱装置を使って冷却
しなければならず、工業上大きな問題であった。
このため、より高温で超伝導体となる材料の探索が行わ
れていた。
れていた。
１９８６年にへ°ドノルフ（Ｂｅｄｎｏｒｚ）とミュー
ラ−（Ｍｕｌｌｅｒ）により約４０にという高い超伝導
転移温度をもつ、酸化物系超伝導材料（Ｌ ａｔ−ｚｓ
ｒｚ）２Ｃｕ Ｏ！！が見いだされ、それ以後Ｙ Ｂ
ａ ２Ｃｕ ｓ Ｏｘ＋ Ｂ１−５ｒ−Ｃａ−Ｃｕ
−０＋Ｔｌ−Ｂａ−Ｃａ−Ｃｕ−０などで、あいついテ
ヨり高い温度での超伝導転移が報告されている。超伝導
転移温度が高いほど、冷却が容易となり、また同じ温度
で使用した場合の臨界電流密度や臨界磁場も大きくなる
事が予想され、応用範囲も広がるものと期待される。こ
のため現在、これらの材料の製造法、物性、応用等に関
して多くの研究がなされている。
ラ−（Ｍｕｌｌｅｒ）により約４０にという高い超伝導
転移温度をもつ、酸化物系超伝導材料（Ｌ ａｔ−ｚｓ
ｒｚ）２Ｃｕ Ｏ！！が見いだされ、それ以後Ｙ Ｂ
ａ ２Ｃｕ ｓ Ｏｘ＋ Ｂ１−５ｒ−Ｃａ−Ｃｕ
−０＋Ｔｌ−Ｂａ−Ｃａ−Ｃｕ−０などで、あいついテ
ヨり高い温度での超伝導転移が報告されている。超伝導
転移温度が高いほど、冷却が容易となり、また同じ温度
で使用した場合の臨界電流密度や臨界磁場も大きくなる
事が予想され、応用範囲も広がるものと期待される。こ
のため現在、これらの材料の製造法、物性、応用等に関
して多くの研究がなされている。
発明が解決しようとする課題
ところが上記の材料のうち、（Ｌ ａ ＋−ｚｓ ｒ
ｚ）ａＣｕＯＸは超伝導転移温度が４０に以下と比較的
低く、ＹＢａａＣｕ３０ｘは焼成時に雰囲気を制御する
必要があり、Ｂ１−５ｒ−Ｃａ−Ｃｕ−０は単一相とす
るのが困難な上に、長時間の焼成が必要であり、Ｔｌ−
Ｂａ−Ｃａ−Ｃｕ−０はＴＩの毒性が強い上に、ＴＩの
蒸発のために組成を一定に保つ事が難しいという問題点
があった。また、何れの組成でも、セラミックスとした
場合に焼結体の密度が低かった。
ｚ）ａＣｕＯＸは超伝導転移温度が４０に以下と比較的
低く、ＹＢａａＣｕ３０ｘは焼成時に雰囲気を制御する
必要があり、Ｂ１−５ｒ−Ｃａ−Ｃｕ−０は単一相とす
るのが困難な上に、長時間の焼成が必要であり、Ｔｌ−
Ｂａ−Ｃａ−Ｃｕ−０はＴＩの毒性が強い上に、ＴＩの
蒸発のために組成を一定に保つ事が難しいという問題点
があった。また、何れの組成でも、セラミックスとした
場合に焼結体の密度が低かった。
課題を解決する為の手段
少なくともＰ ｒｓ Ｐ ｂ＋ Ｓ ｒ＋ Ｃａ
およびＣｕを含む組成とする。
およびＣｕを含む組成とする。
作用
発明者等は、従来知られていない酸化物高温超伝導体の
組成比を探索中研究した結果、上記の組成からなる物質
において、比較的高い温度における超伝導転移を見いだ
した。
組成比を探索中研究した結果、上記の組成からなる物質
において、比較的高い温度における超伝導転移を見いだ
した。
本発明の組成では、Ｔ１等の毒性の高い成分を含まず、
また空気中での短時間の焼成で超伝導体を合成する事が
出来る。
また空気中での短時間の焼成で超伝導体を合成する事が
出来る。
実施例
出発原料として、純度９９％以上のＰｒａｏ目およびＰ
ｂ Ｏ？ Ｓ ｒ Ｃ０３、Ｃａ ＣＯｓ、Ｃｕ
Ｏの各粉末を用いた。
ｂ Ｏ？ Ｓ ｒ Ｃ０３、Ｃａ ＣＯｓ、Ｃｕ
Ｏの各粉末を用いた。
これらの粉末を、Ｐ ｒ Ｐ ｂ Ｓ ｒ２ｃ ａ２ｃ
ｕｓｏｘの組成比となり、かつ粉末の総重量が２０ｇ
となるようにそれぞれ秤量した。
ｕｓｏｘの組成比となり、かつ粉末の総重量が２０ｇ
となるようにそれぞれ秤量した。
秤量粉末を振動ミルにて直径２ｍｍのＺｒ（ｈボールを
用い、エタノール２０ｍ１を分散媒として１時間粉砕混
合した。混合終了後、分散媒ごと全量を乾燥機中で１２
０°Ｃで乾燥させた。得られた粉末を８００℃で５時間
、空気中で仮焼した後、振動ミルにて前述と同様の方法
で３０分間粉砕し、１２０℃で乾燥させた。得られた粉
末の０．６ｇを１８ｍｍＸ４ｍｍの金型中で８００Ｋｇ
／ｃｍ２の圧力で一軸加圧成形した。この成形体を、電
気炉にて空気中で１０００℃で５時間焼成し、冷却した
。
用い、エタノール２０ｍ１を分散媒として１時間粉砕混
合した。混合終了後、分散媒ごと全量を乾燥機中で１２
０°Ｃで乾燥させた。得られた粉末を８００℃で５時間
、空気中で仮焼した後、振動ミルにて前述と同様の方法
で３０分間粉砕し、１２０℃で乾燥させた。得られた粉
末の０．６ｇを１８ｍｍＸ４ｍｍの金型中で８００Ｋｇ
／ｃｍ２の圧力で一軸加圧成形した。この成形体を、電
気炉にて空気中で１０００℃で５時間焼成し、冷却した
。
焼結体は銀電極を付け、通常の４端子法により電気抵抗
の温度変化を測定電流１０ｍＡで３００Ｋから ４．２
Ｋまで測定し、超伝導転移により電気抵抗が急激に低下
し始める温度（ＴＩ）と、抵抗が０となる温度（Ｔ２）
を求めた。また、焼結体の帯磁率の温度変化を測定し、
マイスナー効果により帯磁率が急激に変化し始める温度
（Ｔ３）を求めた。結果を表１に示した。
の温度変化を測定電流１０ｍＡで３００Ｋから ４．２
Ｋまで測定し、超伝導転移により電気抵抗が急激に低下
し始める温度（ＴＩ）と、抵抗が０となる温度（Ｔ２）
を求めた。また、焼結体の帯磁率の温度変化を測定し、
マイスナー効果により帯磁率が急激に変化し始める温度
（Ｔ３）を求めた。結果を表１に示した。
表１．焼結体の特性（単位Ｋ）
Ｔｌ：電気抵抗低下開始温度（Ｔｃ ｏｎｓｅｔ）Ｔ２
：電気抵抗消失温度 （Ｔｃ Ｒ：０）Ｔ３；マイス
ナー効果開始温度 表１より明らかなように、温度を下げていった場合、３
００−１００に間では電気抵抗は若干増加する傾向にあ
るが、４７により電気抵抗は減少に転じ、８にで電気抵
抗が実質状消失した。また、マイスナー効果による帯磁
率の変化も１６により観察された。従って、本発明の酸
化物はオンセット温度的５０にの超伝導体である。
：電気抵抗消失温度 （Ｔｃ Ｒ：０）Ｔ３；マイス
ナー効果開始温度 表１より明らかなように、温度を下げていった場合、３
００−１００に間では電気抵抗は若干増加する傾向にあ
るが、４７により電気抵抗は減少に転じ、８にで電気抵
抗が実質状消失した。また、マイスナー効果による帯磁
率の変化も１６により観察された。従って、本発明の酸
化物はオンセット温度的５０にの超伝導体である。
発明者等は、本実施例の組成比以外にも種々の組成比の
セラミックスを作製し、その電気抵抗の温度変化を測定
した。その結果、組成比の選択によって超伝導相の生成
量や転移温度には差があるが、広い組成範囲で超伝導転
移の存在を確認した。
セラミックスを作製し、その電気抵抗の温度変化を測定
した。その結果、組成比の選択によって超伝導相の生成
量や転移温度には差があるが、広い組成範囲で超伝導転
移の存在を確認した。
次に、生成した超伝導相の結晶構造について少し説明す
る。焼結体を粉砕してＣｕｋａ線によるＸ線回折測定に
かけたところ。観察された主な回折ピークは、ａ軸長約
３．８４Ａ１ ｃ軸長約１１゜５Ａの正方品の（００２
）、 （１０３）（０１３）、 （１１０）、
（２００）（０２０）、 （１２３）面によるものと
して説明されうる。
る。焼結体を粉砕してＣｕｋａ線によるＸ線回折測定に
かけたところ。観察された主な回折ピークは、ａ軸長約
３．８４Ａ１ ｃ軸長約１１゜５Ａの正方品の（００２
）、 （１０３）（０１３）、 （１１０）、
（２００）（０２０）、 （１２３）面によるものと
して説明されうる。
この相の格子定数は、一般に１２３構造と呼ばれるペロ
ブスカイト相Ｐ ｒ Ｂａ２Ｃｕｓｏｘよりａ軸が少し
短いが、よく似た値となっている。
ブスカイト相Ｐ ｒ Ｂａ２Ｃｕｓｏｘよりａ軸が少し
短いが、よく似た値となっている。
一方、Ｂａを含まず、ＳｒとＣｕを含む超伝導酸化物と
して、Ｂ１−５ｒ−Ｃａ−Ｃｕ−０系が知られている。
して、Ｂ１−５ｒ−Ｃａ−Ｃｕ−０系が知られている。
この化合物は若干具なる結晶構造をもつが、ＰｒＢａ２
ｃｕｓｏｘ相のａ軸に相当する軸の長さは約３．８２Ａ
であり、本発明のものに近い値をとる。
ｃｕｓｏｘ相のａ軸に相当する軸の長さは約３．８２Ａ
であり、本発明のものに近い値をとる。
以上の事実より、本発明の超伝導体中の主要相は、Ｐ
ｒＢ ａ２Ｃｕａｏｘ相のＢａサイトがＳｒで１００％
置換された時に期待される値を持つ。しかしながら、Ｐ
ｒＢａ２ＣｕａＯ−相のＢａサイトを単純にＳｒで１０
０％置換する事は不可能であり、１００％置換組成比で
配合して焼成すると、ちとのペロブスカイト相は消失す
る。また、ＰｒＢ ａ ｔ Ｃｕ ｓ ＯＸ相自体は超
伝導転移を示さない。
ｒＢ ａ２Ｃｕａｏｘ相のＢａサイトがＳｒで１００％
置換された時に期待される値を持つ。しかしながら、Ｐ
ｒＢａ２ＣｕａＯ−相のＢａサイトを単純にＳｒで１０
０％置換する事は不可能であり、１００％置換組成比で
配合して焼成すると、ちとのペロブスカイト相は消失す
る。また、ＰｒＢ ａ ｔ Ｃｕ ｓ ＯＸ相自体は超
伝導転移を示さない。
しかし、ＢａをＳｒで置換すると同時にｐｂを加えてい
く事により、ＢａがＯとなっても、１２３構造のペロブ
スカイト相が生成するものと考えられる。
く事により、ＢａがＯとなっても、１２３構造のペロブ
スカイト相が生成するものと考えられる。
またこれら１２３構造類似の回折ピーク以外に、２θ＝
５．８，１１．３．ＩＦ５．９，２２．８，２８．３付
近に現われる一連のピークは、軸長が３１゜５Ａのそれ
ぞれ（００２）、（００４）、（００Ｇ）、（００８）
、（００１０）面の回折ピークとして説明され得る。
５．８，１１．３．ＩＦ５．９，２２．８，２８．３付
近に現われる一連のピークは、軸長が３１゜５Ａのそれ
ぞれ（００２）、（００４）、（００Ｇ）、（００８）
、（００１０）面の回折ピークとして説明され得る。
これは、Ｃ軸長３０．７Ａを持つＢ１−５ｒ−Ｃａ−Ｃ
ｕ−０系酸化物超伝導体のそれと類似している。このＣ
軸長３１．５Ａと考えられる相と１２３構造類似相のど
ちらが、超伝導に寄与しているか現在のところ不明であ
る。
ｕ−０系酸化物超伝導体のそれと類似している。このＣ
軸長３１．５Ａと考えられる相と１２３構造類似相のど
ちらが、超伝導に寄与しているか現在のところ不明であ
る。
なお、これらの二つの相は、希土類金属がＰｒ以外の場
合にも、またＣａを含まない組成の場合にも、格子定数
の若干の変化はあるものの、生成する。しかし、Ｃａを
含まない組成では、超伝導転移を起こさない（あるいは
、超伝導転移温度が低い）。
合にも、またＣａを含まない組成の場合にも、格子定数
の若干の変化はあるものの、生成する。しかし、Ｃａを
含まない組成では、超伝導転移を起こさない（あるいは
、超伝導転移温度が低い）。
発明の効果
本発明によれば％ Ｐ ｒ−Ｐｂ−８ｒ−Ｃａ−Ｃｕ
−０系組成の酸化物超伝導体とすることにより、得られ
たセラミックスの転移温度は、（Ｌａ＋−ｘｓｒｘ）２
ｃｕｏｚ相を越え、また、得られた焼結体は緻密である
。
−０系組成の酸化物超伝導体とすることにより、得られ
たセラミックスの転移温度は、（Ｌａ＋−ｘｓｒｘ）２
ｃｕｏｚ相を越え、また、得られた焼結体は緻密である
。
Claims (1)
- 少なくともＰｒ，Ｐｂ，Ｓｒ，Ｃａ，およびＣｕを含
む組成を有することを特徴とする酸化物超伝導材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63282918A JPH02129022A (ja) | 1988-11-09 | 1988-11-09 | 酸化物超伝導材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63282918A JPH02129022A (ja) | 1988-11-09 | 1988-11-09 | 酸化物超伝導材料 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02129022A true JPH02129022A (ja) | 1990-05-17 |
Family
ID=17658797
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63282918A Pending JPH02129022A (ja) | 1988-11-09 | 1988-11-09 | 酸化物超伝導材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02129022A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003072739A (ja) * | 2001-08-30 | 2003-03-12 | Rengo Co Ltd | 仕掛け付き包装箱 |
-
1988
- 1988-11-09 JP JP63282918A patent/JPH02129022A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003072739A (ja) * | 2001-08-30 | 2003-03-12 | Rengo Co Ltd | 仕掛け付き包装箱 |
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