JPH02225318A - 酸化物超伝導材料 - Google Patents
酸化物超伝導材料Info
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- JPH02225318A JPH02225318A JP1043704A JP4370489A JPH02225318A JP H02225318 A JPH02225318 A JP H02225318A JP 1043704 A JP1043704 A JP 1043704A JP 4370489 A JP4370489 A JP 4370489A JP H02225318 A JPH02225318 A JP H02225318A
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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
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- 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
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
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- Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (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】
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）ジョ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、既に超伝導マグネ
ットや、５ＱｔＪＩＤ等に利用されている。また今後も
、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（′する。その材料としては、従来、Ｎ
ｂｘＧｅ 等の金属系の超伝導体が用いられていた。
磁性である、 ３）ジョ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、既に超伝導マグネ
ットや、５ＱｔＪＩＤ等に利用されている。また今後も
、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（′する。その材料としては、従来、Ｎ
ｂｘＧｅ 等の金属系の超伝導体が用いられていた。
発明が解決しようとする課題
ところが、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。
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。
１９８６年にへ°ト°ノルフ（Ｂｅｄｎｏｒｚ）とミュ
ーラー（Ｍｕｔｔｅｒ）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−ｚ
ｓ ｒｚ）＊Ｃｕ ＯＸが見いだされ、それ以後Ｙ Ｂ
ａ ２ Ｃｕ ｓ Ｏｗｅ Ｂ１−５ｒ−Ｃａ−Ｃ
ｕ−０などで、あいついでよ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。本発明は、これら新しい酸化物超
伝導体組成の一つである。
ーラー（Ｍｕｔｔｅｒ）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−ｚ
ｓ ｒｚ）＊Ｃｕ ＯＸが見いだされ、それ以後Ｙ Ｂ
ａ ２ Ｃｕ ｓ Ｏｗｅ Ｂ１−５ｒ−Ｃａ−Ｃ
ｕ−０などで、あいついでよ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。本発明は、これら新しい酸化物超
伝導体組成の一つである。
課題を解決するための手段
組成として、少なくともＢｉ、Ｌａ＋ＣａおよびＣｕを
含み、格子定数がａ＝ｏ、５４ｎｒｒｈ ｃ＝２．９
８ｎｍの正方晶系に属する結晶＋１４造を有することを
特徴とする、酸化物超伝導材料。
含み、格子定数がａ＝ｏ、５４ｎｒｒｈ ｃ＝２．９
８ｎｍの正方晶系に属する結晶＋１４造を有することを
特徴とする、酸化物超伝導材料。
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
組成比を鋭意探索一研究した結果、上記の組成からなる
物質において、比較的高（Ｘ温度番こおける超伝導転移
を見いだした。その超伝導転移温度は約５０にであり、
従来の金属系材料はもちろん、（Ｌ ａｔ−ｚＳ ｒｚ
）２Ｃｕ ＯＸよりも高囚実施例 出発原料として、純度９９％以上のＢｉ２Ｏ３＋Ｌ ａ
２０ａ＋ｃ ａ ＣＯｓ＋Ｃｕ Ｏの各粉末を用も）た
。
組成比を鋭意探索一研究した結果、上記の組成からなる
物質において、比較的高（Ｘ温度番こおける超伝導転移
を見いだした。その超伝導転移温度は約５０にであり、
従来の金属系材料はもちろん、（Ｌ ａｔ−ｚＳ ｒｚ
）２Ｃｕ ＯＸよりも高囚実施例 出発原料として、純度９９％以上のＢｉ２Ｏ３＋Ｌ ａ
２０ａ＋ｃ ａ ＣＯｓ＋Ｃｕ Ｏの各粉末を用も）た
。
これらの粉末を、表１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。
量が２０ｇとなるようにそれぞれ秤量した。
表１．配合組成比（モル比）
秤量粉末を振動ミルにて直径２ｍｍのＺｒＣ）２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１
２０°Ｃで乾燥させた。得られた粉末を７５０℃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。この粉末
の０．６ｇ を１８ｍｍＸ４ｍｍの金型中で８００Ｋｇ
／ｃｍ”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８３０℃または８５０℃で７２時間焼
成し、冷却した。昇降温速度はいずれも３００℃／ｈと
した。
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１
２０°Ｃで乾燥させた。得られた粉末を７５０℃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。この粉末
の０．６ｇ を１８ｍｍＸ４ｍｍの金型中で８００Ｋｇ
／ｃｍ”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８３０℃または８５０℃で７２時間焼
成し、冷却した。昇降温速度はいずれも３００℃／ｈと
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Ｌ ＯｍＡで３００Ｉ〈から ５
Ｋまで測定し、超伝導転移により電気抵抗が急救に低下
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。
の温度変化を測定電流Ｌ ＯｍＡで３００Ｉ〈から ５
Ｋまで測定し、超伝導転移により電気抵抗が急救に低下
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２に示した。
表２．焼結体の特性（単位Ｋ）
ＴＩニア！！気低抵抗低下開始温度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２より明らかなように、Ｎｏ、Ｉの試料では、超伝導
転移は観察されず、電気抵抗は半導体的に増加した。一
方、Ｎｏ、２． Ｎｏ、３の試料では、３００−１００
に間では電気抵抗がやや減少するか、はぼ一定であり、
Ｎｏ、２の８２５℃焼成で５０ Ｋ１Ｎｏ、３の８２５
℃で５８により電気抵抗が太き（減少しはじめ、それぞ
れ１７にと２２にで電気抵抗が実質杖消失した。また、
マイスナー効果による帯磁率の変化もそれぞれ２７にと
２９にで観察された。
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２より明らかなように、Ｎｏ、Ｉの試料では、超伝導
転移は観察されず、電気抵抗は半導体的に増加した。一
方、Ｎｏ、２． Ｎｏ、３の試料では、３００−１００
に間では電気抵抗がやや減少するか、はぼ一定であり、
Ｎｏ、２の８２５℃焼成で５０ Ｋ１Ｎｏ、３の８２５
℃で５８により電気抵抗が太き（減少しはじめ、それぞ
れ１７にと２２にで電気抵抗が実質杖消失した。また、
マイスナー効果による帯磁率の変化もそれぞれ２７にと
２９にで観察された。
Ｎｏ、２．３の試料の８５０℃焼成では、温度は若干低
下するもののやはり超伝導転移が認められた。
下するもののやはり超伝導転移が認められた。
また、Ｎｏ、３の試料では、３８に以外に８４に付近に
も、電気抵抗変化の小さな折れ曲がりが観察された。
も、電気抵抗変化の小さな折れ曲がりが観察された。
次に表２に示した各焼結体を粉砕し、粉末Ｘ線回折測定
を行ったところ、超伝導を示さないＮｏ、１の試料では
、約２０にの超伝導転移温度を持つ、Ｂ ｒ ｅ Ｓ
ｒ ２ Ｃｕ ＯＸ と同じ回折パターンが得られ、ａ
＝０．５４ｎｍ１ ｃ：２．３８ｎｍの正方晶系に属す
る相が主要相として生成していた。一方、超伝導転移を
示す、Ｎｏ、２．３の試料では、主要な回折ピークのパ
ターンは、８０にの超伝導転移温度を持つ、Ｂ ｉ２Ｓ
ｒ２ｃａＣｕ２０ｘとの回折パターンと類似のもので
あった。ただしＮＢＩ２Ｓｒ２ＣａＣｕ ２０ ｔが、
ａ＝０．５４ｎｍｓ ｃ＝３．Ｏ８ｎｍの正方品で
あるのに対して、本組成系の主要州は、ａ、＝０．５４
ｎｍ１ ｃ＝２．９８ｎｍ と、Ｃ軸長が少し短くなっ
ていた。Ｓｒ、Ｃａ＋ Ｌａのイオン半径は、それぞ
れり、２５ １．１２ １．１８（８配位）である
ので、この相はＢｉ２５ｒｅＣａＣｕ ｓ Ｏｘ組成の
ＳｒがＬａとＣａで置換されているものと考えられる。
を行ったところ、超伝導を示さないＮｏ、１の試料では
、約２０にの超伝導転移温度を持つ、Ｂ ｒ ｅ Ｓ
ｒ ２ Ｃｕ ＯＸ と同じ回折パターンが得られ、ａ
＝０．５４ｎｍ１ ｃ：２．３８ｎｍの正方晶系に属す
る相が主要相として生成していた。一方、超伝導転移を
示す、Ｎｏ、２．３の試料では、主要な回折ピークのパ
ターンは、８０にの超伝導転移温度を持つ、Ｂ ｉ２Ｓ
ｒ２ｃａＣｕ２０ｘとの回折パターンと類似のもので
あった。ただしＮＢＩ２Ｓｒ２ＣａＣｕ ２０ ｔが、
ａ＝０．５４ｎｍｓ ｃ＝３．Ｏ８ｎｍの正方品で
あるのに対して、本組成系の主要州は、ａ、＝０．５４
ｎｍ１ ｃ＝２．９８ｎｍ と、Ｃ軸長が少し短くなっ
ていた。Ｓｒ、Ｃａ＋ Ｌａのイオン半径は、それぞ
れり、２５ １．１２ １．１８（８配位）である
ので、この相はＢｉ２５ｒｅＣａＣｕ ｓ Ｏｘ組成の
ＳｒがＬａとＣａで置換されているものと考えられる。
Ｂ ｉ＋ Ｌ ａ ＋ Ｃａ ＋ Ｃｕ の組合せで
は、（Ｌ ａ １−ＸＣａｘ）２Ｃｕ Ｏａが、約４０
に程度の転移温度を持った超伝導体として知られている
が、Ｘ線回折ではこの相は観察されず、また転移温度も
より高くなっている。さらに表１の、Ｂ ｉ ２Ｌ ａ
ｓ、ｓｃ ａ２．ｓＣｕ ２０ ＫおよびＢ １２Ｌａ
＋＋、５ｃａ３．５ｃｕｓｏｘ組成の、Ｂ ｉ＋ Ｌ
ａ ＋ Ｃａ ＊ Ｃｕそれぞれ一成分を除いた組成で
同様にして焼結体を作製し、電気抵抗変化等を測定した
が、はとんどの場合に試料は絶縁体となり、超伝導転移
を示す試料は得られなかった。
は、（Ｌ ａ １−ＸＣａｘ）２Ｃｕ Ｏａが、約４０
に程度の転移温度を持った超伝導体として知られている
が、Ｘ線回折ではこの相は観察されず、また転移温度も
より高くなっている。さらに表１の、Ｂ ｉ ２Ｌ ａ
ｓ、ｓｃ ａ２．ｓＣｕ ２０ ＫおよびＢ １２Ｌａ
＋＋、５ｃａ３．５ｃｕｓｏｘ組成の、Ｂ ｉ＋ Ｌ
ａ ＋ Ｃａ ＊ Ｃｕそれぞれ一成分を除いた組成で
同様にして焼結体を作製し、電気抵抗変化等を測定した
が、はとんどの場合に試料は絶縁体となり、超伝導転移
を示す試料は得られなかった。
従って、Ｂｉ、Ｌａ、ＣａおよびＣｕを含み、格子定数
がａ＝ｏ、５４ｎｍｚ ｃ＝２．９８．ｎｍの正方晶
系に属する結晶構造を存する相が本発明における超伝導
相である。
がａ＝ｏ、５４ｎｍｚ ｃ＝２．９８．ｎｍの正方晶
系に属する結晶構造を存する相が本発明における超伝導
相である。
発明の効果
本発明は従来にない組成、Ｂ１−Ｌａ−Ｃａ −Ｃｕ−
０系組成の酸化物超伝導体である。得られたセラミック
スの転移温度は、（Ｌ ａｔ−ｘｓ ｒｘ）ｚＣｕＯｚ
相の４０Ｋを越えるものである。
０系組成の酸化物超伝導体である。得られたセラミック
スの転移温度は、（Ｌ ａｔ−ｘｓ ｒｘ）ｚＣｕＯｚ
相の４０Ｋを越えるものである。
Claims (1)
- 組成として、少なくともＢｉ，Ｌａ，ＣａおよびＣｕを
含み、格子定数がａ＝０．５４ｎｍ，ｃ：２．９８ｎｍ
の正方晶系に属する結晶構造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 |
|---|---|---|---|
| JP1043704A JPH02225318A (ja) | 1989-02-23 | 1989-02-23 | 酸化物超伝導材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1043704A JPH02225318A (ja) | 1989-02-23 | 1989-02-23 | 酸化物超伝導材料 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02225318A true JPH02225318A (ja) | 1990-09-07 |
Family
ID=12671206
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1043704A Pending JPH02225318A (ja) | 1989-02-23 | 1989-02-23 | 酸化物超伝導材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02225318A (ja) |
-
1989
- 1989-02-23 JP JP1043704A patent/JPH02225318A/ja active Pending
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