JPH0521850B2 - - Google Patents
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- JPH0521850B2 JPH0521850B2 JP63281911A JP28191188A JPH0521850B2 JP H0521850 B2 JPH0521850 B2 JP H0521850B2 JP 63281911 A JP63281911 A JP 63281911A JP 28191188 A JP28191188 A JP 28191188A JP H0521850 B2 JPH0521850 B2 JP H0521850B2
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Classifications
-
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- 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
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- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
Description
（産業上の利用分野）
本発明は、各種の超伝導応用装置や超伝導素子
に使用される酸化物超伝導材料に関するものであ
る。 （従来の技術） 超伝導材料として現在実用化されているものと
して、金属・合金形超伝導材料、化合物超伝導材
料などがある。超伝導材料はジヨセフソン素子な
どのエレクトロニクスデバイスや超伝導磁石用の
コイルなどを作るのに用いられ、特にジヨセフソ
ン接合の高感度性、高精度性、低雑音性を利用し
たSQUIDや精密計測への応用の他、ジヨセフソ
ン接合の高速応答性と低消費電力性着目した電子
計算機への応用が期待されている。 超伝導材料の超伝導転移温度Tcは、できるだ
け高いことが望まれるが、30KのTcを持つLa−
Ba−Cu−Ｏ系酸化物超伝導体の発見以来、90K
級のBa−Ｙ−Cu−Ｏ系、110K級のBi−Sr−Ca
−−Ｏ系、120K級のTl−Ba−Ca−Cu−Ｏ系な
どが相次いで発見されてきた。液体窒素温度をは
るかに越えたTcをもつ材料の発見は、実用材料
としての期待をますます高めている。 （発明が解決しようとする問題点） 本発明が解決しようとしている問題点は次の２
点である。 まず第一に、Tl系超伝導体は、現在最も高い
超伝導転移温度Tcを持つことで知られているが、
主構成元素であるTlには強い毒性があるためそ
の取扱は容易ではない。しかし、たとえば120K
のTcを持つことで知られている
Tl2Ba2Ca2Cu3O10においては、全重量のうち約40
％がTl元素の重量で占められており、物質の作
製には細心の注意が必要となる。もしTcを下げ
ずにTlの含有量を減らすことができれば、作製
作業に伴う危険性を軽減することができ、また希
少元素であるTlの節約もできるようになる。 第二に、Tcは物質に固有のものであり、磁場
をかけない場合には常にほぼ一定の値である。構
成元素の組成比は変化させると見かけ上超伝導転
移温度が下がるがこれは、超伝導に転移する体積
分率が減少し、転移が純化するためである。任意
の温度で、全体積がシヤープに超伝導転移する物
質を得ることができれば、温度センサをはじめと
する多くの応用が開けてくる。 そこで本発明の目的は、Tl系超伝導体中のTl
含有量を従来の物よりも減らすとともに、116K
以下の任意の温度で、鋭い超伝導転移を示す酸化
物超伝導体組成物及びその作製方法を提供するこ
とにある。 （問題点を解決するための手段） 本発明は、TlBa2（Ca1-xYx）3Cu4Oyなる組成式
で0.1≦ｘ≦0.8なる組成を875℃〜915℃で焼結す
ればTcを連続的に変えることができること、Tl
の含有率が従来の物の約半分になること、及び焼
結の際にプレス成形体を金箔で包むことにより上
記組成物の特性がさらに向上することを見いだし
たものである。 （作用） 従来の超伝導体Tl2Ba2Ca2Cu3O10は、120Kで
超伝導に転移する。この組成物の全重量のうち36
％がTlの重量である。しかるに例えば、TlBa2
（Ca0.9Y0.1）3Cu4Oyなる組成物は114Kで、シヤー
プな超伝導転移を示すが、Tlの重量は全重量の
19％にすぎない。Ｘの値を増して行くと転移温度
は低下して行くが、転移の鋭さは変わらず、転移
後は全体積の約80％が超伝導状態になつているこ
とが確認された。 （実施例） 以下実施例により、本発明を具体的に説明す
る。出発原料として純度99.9％以上の酸化タリウ
ム（Tl2O3）、酸化バリウム（BaO）、酸化カルシ
ウム（CaO）、酸化イツトリウム（Y2O3）、酸化
第２銅（CuO）を使用し第１表に示す配合比にな
るように各々秤量した。次に秤量した各材料を乳
鉢でよく混合した後、プレスして５mm×10mm×１
mmのプレス体を作成した。このプレス体を金箔で
包み、酸素雰囲気中で875℃〜915℃で３〜10時間
焼成した。 第１表の範囲の焼結体について抵抗率、超伝導
体積分率の測定を行い超伝導特性を評価した。 抵抗率測定は直流４端子法によつて行つた。電
極は金をスパツタリング法にて取り付けリードと
して錫メツキ銅線を用いた。 超伝導体積率は交流帯磁率測定より求めた。 交流帯磁率はコイルの中にサンプルをいれコイ
ルのＬの変化を測定することによつて行つた。体
積分率は、同体積、同じ形状の鉛の4.2Kにおけ
るΔLを100として算出した。抵抗測定は室温から
抵抗が０になる温度まで、帯磁率測定は室温から
4.2Kまで行つた。 第１表に配合比と抵抗が０になる臨界温度、
4.2Kでの超伝導相の割合を示す。プレス成形体
を金箔で包まず焼成した場合は焼成中にTlが消
失するため、組成ずれが生じ、体積分率がやや低
下する。ｘの範囲については、ｘが0.1未満では、
超伝導特性はほぼとんど変化しないためTcを制
御使用とする本発明の目的には不適当である。ま
たｘが0.8を越えると室温かつ4.2Kまで超伝導を
示さなくなるため実用的でない。焼結温度につい
ては875℃未満では、本組成物よりも結晶周期の
短いTlBa2（Ca1-xYx）Cu2OyやTlBa2（Ca1-xYx）
2Cu3Oyとの混合分ができるため100K以上のTcを
示す体積分率が低くなる。また910℃を越えると
分解が越こるため体積分率が低下する。
に使用される酸化物超伝導材料に関するものであ
る。 （従来の技術） 超伝導材料として現在実用化されているものと
して、金属・合金形超伝導材料、化合物超伝導材
料などがある。超伝導材料はジヨセフソン素子な
どのエレクトロニクスデバイスや超伝導磁石用の
コイルなどを作るのに用いられ、特にジヨセフソ
ン接合の高感度性、高精度性、低雑音性を利用し
たSQUIDや精密計測への応用の他、ジヨセフソ
ン接合の高速応答性と低消費電力性着目した電子
計算機への応用が期待されている。 超伝導材料の超伝導転移温度Tcは、できるだ
け高いことが望まれるが、30KのTcを持つLa−
Ba−Cu−Ｏ系酸化物超伝導体の発見以来、90K
級のBa−Ｙ−Cu−Ｏ系、110K級のBi−Sr−Ca
−−Ｏ系、120K級のTl−Ba−Ca−Cu−Ｏ系な
どが相次いで発見されてきた。液体窒素温度をは
るかに越えたTcをもつ材料の発見は、実用材料
としての期待をますます高めている。 （発明が解決しようとする問題点） 本発明が解決しようとしている問題点は次の２
点である。 まず第一に、Tl系超伝導体は、現在最も高い
超伝導転移温度Tcを持つことで知られているが、
主構成元素であるTlには強い毒性があるためそ
の取扱は容易ではない。しかし、たとえば120K
のTcを持つことで知られている
Tl2Ba2Ca2Cu3O10においては、全重量のうち約40
％がTl元素の重量で占められており、物質の作
製には細心の注意が必要となる。もしTcを下げ
ずにTlの含有量を減らすことができれば、作製
作業に伴う危険性を軽減することができ、また希
少元素であるTlの節約もできるようになる。 第二に、Tcは物質に固有のものであり、磁場
をかけない場合には常にほぼ一定の値である。構
成元素の組成比は変化させると見かけ上超伝導転
移温度が下がるがこれは、超伝導に転移する体積
分率が減少し、転移が純化するためである。任意
の温度で、全体積がシヤープに超伝導転移する物
質を得ることができれば、温度センサをはじめと
する多くの応用が開けてくる。 そこで本発明の目的は、Tl系超伝導体中のTl
含有量を従来の物よりも減らすとともに、116K
以下の任意の温度で、鋭い超伝導転移を示す酸化
物超伝導体組成物及びその作製方法を提供するこ
とにある。 （問題点を解決するための手段） 本発明は、TlBa2（Ca1-xYx）3Cu4Oyなる組成式
で0.1≦ｘ≦0.8なる組成を875℃〜915℃で焼結す
ればTcを連続的に変えることができること、Tl
の含有率が従来の物の約半分になること、及び焼
結の際にプレス成形体を金箔で包むことにより上
記組成物の特性がさらに向上することを見いだし
たものである。 （作用） 従来の超伝導体Tl2Ba2Ca2Cu3O10は、120Kで
超伝導に転移する。この組成物の全重量のうち36
％がTlの重量である。しかるに例えば、TlBa2
（Ca0.9Y0.1）3Cu4Oyなる組成物は114Kで、シヤー
プな超伝導転移を示すが、Tlの重量は全重量の
19％にすぎない。Ｘの値を増して行くと転移温度
は低下して行くが、転移の鋭さは変わらず、転移
後は全体積の約80％が超伝導状態になつているこ
とが確認された。 （実施例） 以下実施例により、本発明を具体的に説明す
る。出発原料として純度99.9％以上の酸化タリウ
ム（Tl2O3）、酸化バリウム（BaO）、酸化カルシ
ウム（CaO）、酸化イツトリウム（Y2O3）、酸化
第２銅（CuO）を使用し第１表に示す配合比にな
るように各々秤量した。次に秤量した各材料を乳
鉢でよく混合した後、プレスして５mm×10mm×１
mmのプレス体を作成した。このプレス体を金箔で
包み、酸素雰囲気中で875℃〜915℃で３〜10時間
焼成した。 第１表の範囲の焼結体について抵抗率、超伝導
体積分率の測定を行い超伝導特性を評価した。 抵抗率測定は直流４端子法によつて行つた。電
極は金をスパツタリング法にて取り付けリードと
して錫メツキ銅線を用いた。 超伝導体積率は交流帯磁率測定より求めた。 交流帯磁率はコイルの中にサンプルをいれコイ
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積分率は、同体積、同じ形状の鉛の4.2Kにおけ
るΔLを100として算出した。抵抗測定は室温から
抵抗が０になる温度まで、帯磁率測定は室温から
4.2Kまで行つた。 第１表に配合比と抵抗が０になる臨界温度、
4.2Kでの超伝導相の割合を示す。プレス成形体
を金箔で包まず焼成した場合は焼成中にTlが消
失するため、組成ずれが生じ、体積分率がやや低
下する。ｘの範囲については、ｘが0.1未満では、
超伝導特性はほぼとんど変化しないためTcを制
御使用とする本発明の目的には不適当である。ま
たｘが0.8を越えると室温かつ4.2Kまで超伝導を
示さなくなるため実用的でない。焼結温度につい
ては875℃未満では、本組成物よりも結晶周期の
短いTlBa2（Ca1-xYx）Cu2OyやTlBa2（Ca1-xYx）
2Cu3Oyとの混合分ができるため100K以上のTcを
示す体積分率が低くなる。また910℃を越えると
分解が越こるため体積分率が低下する。
【表】
（発明の効果）
本発明の組成物は従来の材料に比べTlの含有
量が少なく、ｘの値により連続的にTcを変えて
も、鋭い超伝導転移を示すため、超伝導材料とし
て非常に実用性の高いものである。
量が少なく、ｘの値により連続的にTcを変えて
も、鋭い超伝導転移を示すため、超伝導材料とし
て非常に実用性の高いものである。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ Tl1Ba2（Ca1-xYx）3Cu4Oyと表した酸化物超
伝導体組成物において0.1≦Ｘ≦0.8なる範囲にあ
ることを特徴とする酸化物超伝導体組成物。 ２ Tl2O3、BaO、CaO、Y2O3、CuO粉末を特
許請求の範囲第１項記載の組成となるよう混合
し、プレス成形した後、875℃から915℃の温度範
囲で金箔で包み熱処理することを特徴とする酸化
物超伝導体組成物の製造方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63281911A JPH02129027A (ja) | 1988-11-07 | 1988-11-07 | 酸化物超伝導体組成物及びその製造方法 |
| DE68921144T DE68921144T2 (de) | 1988-11-07 | 1989-11-06 | Oxidsupraleiter-Zusammensetzung und Prozess zu deren Herstellung. |
| EP89120517A EP0368210B1 (en) | 1988-11-07 | 1989-11-06 | An oxide superconductor composition and a process for the production thereof |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63281911A JPH02129027A (ja) | 1988-11-07 | 1988-11-07 | 酸化物超伝導体組成物及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02129027A JPH02129027A (ja) | 1990-05-17 |
| JPH0521850B2 true JPH0521850B2 (ja) | 1993-03-25 |
Family
ID=17645672
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63281911A Granted JPH02129027A (ja) | 1988-11-07 | 1988-11-07 | 酸化物超伝導体組成物及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02129027A (ja) |
-
1988
- 1988-11-07 JP JP63281911A patent/JPH02129027A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02129027A (ja) | 1990-05-17 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |