JPH0717380B2 - 超電導繊維状結晶の製造方法 - Google Patents
超電導繊維状結晶の製造方法Info
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- JPH0717380B2 JPH0717380B2 JP1308356A JP30835689A JPH0717380B2 JP H0717380 B2 JPH0717380 B2 JP H0717380B2 JP 1308356 A JP1308356 A JP 1308356A JP 30835689 A JP30835689 A JP 30835689A JP H0717380 B2 JPH0717380 B2 JP H0717380B2
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- fibrous
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- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は超電導繊維状結晶およびその製造方法に関す
る。
る。
従来技術とその問題点 近年酸化物超電導体が発見されて以来、種々の応用分野
において、実用化への開発研究が盛んに行われている。
より具体的には、例えば、SQUID（Superconducting Qua
ntum Interference Device）或はジョセフソン素子を使
用するコンピューターなどのデバイス、素子類において
は、酸化物超電導材料の薄膜化技術が必要である。この
薄膜化に関しては、スパッタリング法、蒸着法、CVD法
などにより、臨界電流密度が106A／cm2を越える程度の
十分実用化に供し得る特性を備えた粒界の存在しない単
結晶薄膜が製造可能であると報告されている。
において、実用化への開発研究が盛んに行われている。
より具体的には、例えば、SQUID（Superconducting Qua
ntum Interference Device）或はジョセフソン素子を使
用するコンピューターなどのデバイス、素子類において
は、酸化物超電導材料の薄膜化技術が必要である。この
薄膜化に関しては、スパッタリング法、蒸着法、CVD法
などにより、臨界電流密度が106A／cm2を越える程度の
十分実用化に供し得る特性を備えた粒界の存在しない単
結晶薄膜が製造可能であると報告されている。
一方、酸化物超電導体の特性を利用する電力貯蔵、電力
輸送、或は強力な磁場発生などへの応用のためには、そ
の線材化を行なう必要があり、酸化物超電導体の仮焼粉
末を銀シースにつめて再熱処理を行う方法、ゾルゲル
法、酸化物超電導体の粉末を高分子溶液に懸濁させて線
引きする方法、酸化物超電導体の融液から線引きする方
法などが試みられている。しかしながら、これらの方法
により得られた線材は、いずれも多結晶体であって、低
密度で且つ粒界を有しているため、実用化レベルの特性
を有するものは得られていない。また、この様な線材
は、多結晶体としての特性でもある脆さ、加工性の悪
さ、曲げ強度の低さなどの欠点を有している。
輸送、或は強力な磁場発生などへの応用のためには、そ
の線材化を行なう必要があり、酸化物超電導体の仮焼粉
末を銀シースにつめて再熱処理を行う方法、ゾルゲル
法、酸化物超電導体の粉末を高分子溶液に懸濁させて線
引きする方法、酸化物超電導体の融液から線引きする方
法などが試みられている。しかしながら、これらの方法
により得られた線材は、いずれも多結晶体であって、低
密度で且つ粒界を有しているため、実用化レベルの特性
を有するものは得られていない。また、この様な線材
は、多結晶体としての特性でもある脆さ、加工性の悪
さ、曲げ強度の低さなどの欠点を有している。
問題を解決するための手段 本発明者は、この様な技術の現状に鑑みて、種々研究を
重ねた結果、特定の組成を有するBi系酸化物の溶融急冷
固化物を、酸素がスと不活性ガスの混合ガス、あるい
は、酸素ガス気流中で熱処理する場合には、液体窒素温
度以上の臨界温度を持ち、曲げ強度の強い、超電導繊維
状結晶が得られることを見出した。
重ねた結果、特定の組成を有するBi系酸化物の溶融急冷
固化物を、酸素がスと不活性ガスの混合ガス、あるい
は、酸素ガス気流中で熱処理する場合には、液体窒素温
度以上の臨界温度を持ち、曲げ強度の強い、超電導繊維
状結晶が得られることを見出した。
すなわち、本発明は、下記の超電導繊維状結晶の製造方
法を提供するものである： BiとSrとCaとCuとLiおよびＯからなる溶融物であっ
て、その原子の組成比が Bi＝1.00 Sr＝0.5〜2.0 Ca＝0.5〜5.0 Cu＝1.0〜7.0 Li＝0.1〜1.0 であるものを急冷し、得られた固化物を、酸素ガスと不
活性ガスの混合ガス、あるいは、酸素ガス流通下に熱処
理することを特徴とする、原子の組成比が、 Bi＝２ Sr＝２ Ca＝１ Cu＝２ である超電導繊維状結晶の製造方法。
法を提供するものである： BiとSrとCaとCuとLiおよびＯからなる溶融物であっ
て、その原子の組成比が Bi＝1.00 Sr＝0.5〜2.0 Ca＝0.5〜5.0 Cu＝1.0〜7.0 Li＝0.1〜1.0 であるものを急冷し、得られた固化物を、酸素ガスと不
活性ガスの混合ガス、あるいは、酸素ガス流通下に熱処
理することを特徴とする、原子の組成比が、 Bi＝２ Sr＝２ Ca＝１ Cu＝２ である超電導繊維状結晶の製造方法。
本発明で使用する原料は、Bi、Sr、Ca、Cu、Li、を含む
材料である。
材料である。
本発明の超電導繊維状結晶の製造に際しては、まず、原
子組成比で、Bi＝1.00として、Sr＝0.5〜2.0、Ca＝0.5
〜5.0、Cu＝1.0〜7.0、Li＝0.1〜1.0、となる様に原料
物質を混合した後、溶融する。原料物質は、溶融により
酸化物を形成し得るものであれば、特に限定されず、金
属単体、酸化物、各種の化合物（炭酸塩など）が使用で
きる。原料物質としては、上記の原子を２種以上含む化
合物を使用しても良い。溶融を大気中などの酸素雰囲気
下で行なう場合および原料物質自体が十分量の酸素を含
んでいる場合には、酸素源となる原料物質を使用する必
要はない。溶融温度および時間は、使用する原料物質の
種類、組成比などにより異なるが、通常1100〜1250℃程
度で、15分〜60分程度の範囲内にあり、一例として、12
00℃程度で30分間程度である。溶融手段も特に限定され
ず、電気加熱炉、ガス加熱炉、光加熱炉など任意の手段
を採用し得る。次いで、形成された溶融物を例えば金属
板上に流し出して、上方から圧縮するなど任意の手段に
より急冷した後（冷却速度103℃／秒以上程度）、適宜
の寸法のガラス様の板状固化物（例えば、厚さ1mm程
度）とし、酸素ガスと不活性ガスの混合ガス、あるい
は、酸素ガス気流中で810〜870℃程度の温度で熱処理す
る。熱処理時間も、限定されるものではないが、通常10
0〜300時間程度である。かくして板状固化物の面に対し
て垂直の方向に成長した Bi＝2/Sr＝2/Ca＝1/Cu＝２なる組成比を有する超電導繊
維状結晶を得る。この繊維状結晶の長さは、使用する原
料物質の種類、組成比、熱処理条件などにより変わり得
るが、15〜20mm程度にも達する場合がある。
子組成比で、Bi＝1.00として、Sr＝0.5〜2.0、Ca＝0.5
〜5.0、Cu＝1.0〜7.0、Li＝0.1〜1.0、となる様に原料
物質を混合した後、溶融する。原料物質は、溶融により
酸化物を形成し得るものであれば、特に限定されず、金
属単体、酸化物、各種の化合物（炭酸塩など）が使用で
きる。原料物質としては、上記の原子を２種以上含む化
合物を使用しても良い。溶融を大気中などの酸素雰囲気
下で行なう場合および原料物質自体が十分量の酸素を含
んでいる場合には、酸素源となる原料物質を使用する必
要はない。溶融温度および時間は、使用する原料物質の
種類、組成比などにより異なるが、通常1100〜1250℃程
度で、15分〜60分程度の範囲内にあり、一例として、12
00℃程度で30分間程度である。溶融手段も特に限定され
ず、電気加熱炉、ガス加熱炉、光加熱炉など任意の手段
を採用し得る。次いで、形成された溶融物を例えば金属
板上に流し出して、上方から圧縮するなど任意の手段に
より急冷した後（冷却速度103℃／秒以上程度）、適宜
の寸法のガラス様の板状固化物（例えば、厚さ1mm程
度）とし、酸素ガスと不活性ガスの混合ガス、あるい
は、酸素ガス気流中で810〜870℃程度の温度で熱処理す
る。熱処理時間も、限定されるものではないが、通常10
0〜300時間程度である。かくして板状固化物の面に対し
て垂直の方向に成長した Bi＝2/Sr＝2/Ca＝1/Cu＝２なる組成比を有する超電導繊
維状結晶を得る。この繊維状結晶の長さは、使用する原
料物質の種類、組成比、熱処理条件などにより変わり得
るが、15〜20mm程度にも達する場合がある。
本発明方法においては、下記の（イ）乃至（ハ）の条件
を充足することを必須とする。
を充足することを必須とする。
（イ）特定組成範囲の成分を使用すること；組成が、仮
に一種でも規定範囲外となった場合には、繊維状結晶が
生成しないか、或いは生成し難くなる。
に一種でも規定範囲外となった場合には、繊維状結晶が
生成しないか、或いは生成し難くなる。
（ロ）特定組成範囲の成分から成る溶融物を生成し、急
冷してガラス状の固化物を形成すること；全ての組成
が、規定範囲内であっても、溶融急冷固化体を経由しな
い場合、例えば、溶融物を徐冷する場合、固相反応法に
より仮焼粉を作り、これを金型などを使用して成形する
場合、仮焼粉を焼結する場合などには、下記の（ハ）の
工程において、繊維状結晶は得られない。
冷してガラス状の固化物を形成すること；全ての組成
が、規定範囲内であっても、溶融急冷固化体を経由しな
い場合、例えば、溶融物を徐冷する場合、固相反応法に
より仮焼粉を作り、これを金型などを使用して成形する
場合、仮焼粉を焼結する場合などには、下記の（ハ）の
工程において、繊維状結晶は得られない。
（ハ）溶融急冷固化物を酸素ガスと不活性ガスの混合ガ
ス、あるいは、酸素ガス気流中で熱処理すること；上記
（イ）および（ロ）の条件を充足する場合であっても、
熱処理時に酸素ガスと不活性ガスの混合ガス、あるい
は、酸素ガスを流さないとすれば、繊維状結晶が形成さ
れないか、或はその形成が著しく阻害され、繊維状結晶
の形成が遅延する。
ス、あるいは、酸素ガス気流中で熱処理すること；上記
（イ）および（ロ）の条件を充足する場合であっても、
熱処理時に酸素ガスと不活性ガスの混合ガス、あるい
は、酸素ガスを流さないとすれば、繊維状結晶が形成さ
れないか、或はその形成が著しく阻害され、繊維状結晶
の形成が遅延する。
発明の効果 本発明によれは、Bi−Sr−Ca−Cu−Li−Ｏ系の超電導繊
維状結晶が得られる。
維状結晶が得られる。
本発明によって得られる超電導繊維状結晶は、液体窒素
温度以上の臨界温度を持ち、曲げることが可能であると
いう特性を有している。従って、レーザー光などを使用
するスポット溶接で線材化することにより、液体窒素中
で使用できる。磁場発生用マグネット材料、電力貯蔵用
および電力輸送用の線材製造材料への応用、さらには先
端形状を利用したポイントコンタクトのジョセフソン素
子用材料などの広範囲の分野での利用が期待される。
温度以上の臨界温度を持ち、曲げることが可能であると
いう特性を有している。従って、レーザー光などを使用
するスポット溶接で線材化することにより、液体窒素中
で使用できる。磁場発生用マグネット材料、電力貯蔵用
および電力輸送用の線材製造材料への応用、さらには先
端形状を利用したポイントコンタクトのジョセフソン素
子用材料などの広範囲の分野での利用が期待される。
実施例 以下に実施例を示し、本発明の特徴とするところをより
一層明確にする。
一層明確にする。
実施例１ 下記第１表に示す原子組成比となる様に出発原料を十分
に混合した後、その15gをアルミナルツボに入れ、電気
炉中で1200℃で30分間加熱して、溶融させた。次いで、
溶融物を鋼板上に流し出し、さらに上から鋼板で挟みつ
けて急冷し、厚さ1mmのガラス様の板状固化物を得た。
に混合した後、その15gをアルミナルツボに入れ、電気
炉中で1200℃で30分間加熱して、溶融させた。次いで、
溶融物を鋼板上に流し出し、さらに上から鋼板で挟みつ
けて急冷し、厚さ1mmのガラス様の板状固化物を得た。
次いで、該板状固化物をアルミナボート上に載せて、電
気炉中で酸素気流下に845℃で120時間熱処理した。
気炉中で酸素気流下に845℃で120時間熱処理した。
かくして、板状溶融固化物の面に対して垂直方向に成長
した繊維状結晶が得られた。このものは、粉末Ｘ線回折
により、Bi2Sr2CaCu2Ox構造であることが確認された。
また、原子吸光分析により、この繊維状結晶中のLiの組
成比は、Cu＝２に対して、Li＝0.04であった。
した繊維状結晶が得られた。このものは、粉末Ｘ線回折
により、Bi2Sr2CaCu2Ox構造であることが確認された。
また、原子吸光分析により、この繊維状結晶中のLiの組
成比は、Cu＝２に対して、Li＝0.04であった。
直流四端子法で測定したこの繊維状結晶の電気抵抗と絶
対温度との関係は、第１図と第２図に示す通りであっ
た。電気抵抗がゼロとなる温度は81Kであった。また、
第３図に示す様に、磁化率の温度変化測定の結果、マイ
スナー効果による反磁性磁化率が確認された。
対温度との関係は、第１図と第２図に示す通りであっ
た。電気抵抗がゼロとなる温度は81Kであった。また、
第３図に示す様に、磁化率の温度変化測定の結果、マイ
スナー効果による反磁性磁化率が確認された。
なお、本実施例および以下の実施例において使用した各
原子源となる原料は、下記のものであった。
原子源となる原料は、下記のものであった。
＊Bi源 酸化ビスマス（Bi2O3） ＊Sr源 炭酸ストロンチウム（SrCO3） ＊Ca源 炭酸カルシウム（CaCO3） ＊Cu源 酸化銅（CuO） ＊Li源 炭酸リチウム（Li2CO3） 実施例２〜６ Biに対する他の原子の割合を変える以外は実施例１の手
法に準じて、第１表に示す様な原子組成比を持つ原料混
合物から溶融急冷固化物を得た後、これを熱処理して繊
維状結晶を得た。
法に準じて、第１表に示す様な原子組成比を持つ原料混
合物から溶融急冷固化物を得た後、これを熱処理して繊
維状結晶を得た。
これらの繊維状結晶は、いずれも実施例１のものと同様
の超電導特性を示すことが確認された。
の超電導特性を示すことが確認された。
第１図は、本発明で得られた超電導繊維状結晶の絶対温
度と電気抵抗との関係を示す図面である。 第２図は、第１図に示す繊維状結晶の80〜108Kの温度範
囲における電気抵抗変化をより詳細に示す拡大図であ
る。 第３図は、本発明で得られた超電導繊維状結晶の絶対温
度と磁化率との関係を示す図面である。
度と電気抵抗との関係を示す図面である。 第２図は、第１図に示す繊維状結晶の80〜108Kの温度範
囲における電気抵抗変化をより詳細に示す拡大図であ
る。 第３図は、本発明で得られた超電導繊維状結晶の絶対温
度と磁化率との関係を示す図面である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 39/12 ＺＡＡ Ｃ 9276−4Ｍ (72)発明者 川合 知二 大阪府箕面市小野原東５丁目26番 15― 615
Claims (1)
- 【請求項１】BiとSrとCaとCuとLiおよびＯからなる溶融
物であって、その原子の組成比が Bi＝1.00 Sr＝0.5〜2.0 Ca＝0.5〜5.0 Cu＝1.0〜7.0 Li＝0.1〜1.0 であるものを急冷し、得られた固化物を、酸素ガスと不
活性ガスの混合ガス、あるいは、酸素ガス流通下に熱処
理することを特徴とする、原子の組成比が、 Bi＝２ Sr＝２ Ca＝１ Cu＝２ である超電導繊維状結晶の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1308356A JPH0717380B2 (ja) | 1989-11-27 | 1989-11-27 | 超電導繊維状結晶の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1308356A JPH0717380B2 (ja) | 1989-11-27 | 1989-11-27 | 超電導繊維状結晶の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03170334A JPH03170334A (ja) | 1991-07-23 |
| JPH0717380B2 true JPH0717380B2 (ja) | 1995-03-01 |
Family
ID=17980077
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1308356A Expired - Lifetime JPH0717380B2 (ja) | 1989-11-27 | 1989-11-27 | 超電導繊維状結晶の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0717380B2 (ja) |
-
1989
- 1989-11-27 JP JP1308356A patent/JPH0717380B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03170334A (ja) | 1991-07-23 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |