JPS63176353A - 超伝導性素材 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 皮呈上■且里公団 本発明は、低温で電気抵抗が消滅する超伝導性素材に関
するものである。

従来Ω藍歪 これまでに知られている超伝導体は、極低温の液体ヘリ
ウム（沸点４．２Ｋ）による冷却が不可欠で、このため
の高価な冷却コストとヘリウムの資源的偏在が広範な普
及を妨げていた。

従来最高の臨界温度を有する超伝導物質として確認され
ているものはＮ　ｂ　ｚ　Ｇ−で、その臨界温度Ｔｃ（
転移開始温度）は２３．６にであり、液体水素（沸点２
０．３Ｋ　）又は液体ネオン（沸点２７．１Ｋ　）の冷
却下で使用可能な水準に達していなかった。

一般にある物質が超伝導物質であることを確認するため
には、■物質構造が明確であること、■安定性があり、
実験結果に再現性があること、■電気抵抗が、成る温度
（超伝導転移開始温度）から、温度降下と共に数度の範
囲で、急激に低下すること、■その物質が、超伝導現象
に特有な、マイスナー効果（完全反磁性）を示すこと、
を立証する必要がある。

従来は、この何れの条件も充たした物質が発見されてお
らず、液体水素の沸点温度以上の温度で実用可能な超伝
導素材は未だ開発されていない。

■が”ンしようとする口　占 本発明は、上述の従来知られている超伝導性素材（例え
ばＮｂ＊Ｇｅ）より高い温度、例えば液体水素又は液体
ネオンの沸点温度で電気抵抗が消滅し、超伝導性を示す
実用可能な超伝導材料を提供することを目的とする。

い　占を”ンするための 本発明者らは、鋭意研究の結果、従来合成されたバリウ
ム−ランタン−銅−酸素系の酸化物（各種の結晶構造を
持つ酸化物の混合体）のうちで、実際に超伝導性を持つ
物質を明確にし、更に、その結果構造を確定し、超伝導
転移開始温度３０に以上で、かつ電気抵抗が消滅する温
度が２５に以上で、液体水素温度で実用可能である超伝
導素材を知見し、本発明を達成するに至った。

本発明は、一般式 ％式％ 〔但しＭはＢａを表し、Ｘは０．０４〜０．２０　（好
ましくは０．０５〜０．１５なる数値である。）を表わ
す〕なる組成物を主体とし、Ｋｚ　Ｎｉ　ＦＪ型結晶構
造を有し、液体水素温度（沸点２０．３Ｋ）以上の冷却
下で電気抵抗が消滅し超伝導性を示す超伝導性素材を提
供するにある。本発明の超伝導性素材において、上記式
中のＸが０．０４未満だと得られる素材の超伝導性が消
失し、０．２０より多いと超伝導性が劣化し好ましくな
い。

Ｃｕは大部分が２価の状態で存在し、Ｌａが３価、Ｍが
２価である結果、０のＣｕに対する理論モル比は４−Ｘ
／２となるが、前記組成物を結晶化する際の焼成温度や
雰囲気次第でＣｕの一部が３価の状態となったものが共
存する場合もあり、その場合総合的なＯのモル比は４−
Ｘ／２よりも若干高めに表れるが、本発明においてはか
かる場合を除外するものではない。即ち、（Ｌａ＋−ｘ
Ｍｘ）ｚＣｕＯａ−ｘ／ｌなる組成物が大部分を占めて
いればよい。

酸素雰囲気下で高温焼成を行っても３価のＣｕの生成は
それほど大ではなく、通常１０％以下である。

またＭの一部がＢａ以外の成分例えばＳ「又はＣａで置
換されたものであってもよい。

本発明において「主体とし」と言うのは、前記組成物が
大部分を占めている状態を指し、結晶構造が実質的に同
一で、本発明の目的の達成に悪影響を与えない限り、前
記組成物以外の金属例えばＳｒ又はＣａが共存してもよ
い。Ｂａと置換することができる配合割合はＳｒは５０
％まで、Ｃａは３０％までである。

運上」且 前記一般式の組成物を主体とし、Ｋｔ　Ｎｉ　ＦＡ型結
晶構造を有する素材は、従来知られている超伝導性素材
よりも高い温度（少なくとも２０に以上）で超伝導転移
を開始する。

以下実施例により本発明を具体的に説明するが本発明は
これら実施例に限定されるものではない。

大施炎上 前記一般式において、Ｘが０．０７５　、ランタン−バ
リウム−銅−酸素系組成物を調製した。

計算量の試薬特級Ｌ　ａｚ　Ｏ３、Ｂ　ａ　ＣＯ：＋及
びＣｕＯの各粉末をメノウ乳鉢により混合し、ルツボに
入れて１１００℃、空気中において１０時間反応させた
後、これを粉砕し、さらに１１００℃空気中において１
０時間反応を行なった。

その後再粉砕し、約１０００　ｋｇ　／　ａｍ　”の圧
力でプレスしてペレットとし、１０００℃の炉中で５時
間焼結した。

各焼結物は、Ｘ線回折により、ＫｚＮｉＦ＜型結晶構造
を有することが認められた。

電気抵抗測定により試料の超伝導転移温度を調べた結果
、本試料は３５Ｋにおいて超伝導転移を起こして電気抵
抗が下がり始め、２５に以下では完全に電気抵抗が消滅
した状態が実現している事が判明した。

第１図は本発明試料（Ｌａｏ、ｑｚｓＢａｏ、　０７５
）　２　Ｃｕｂａの抵抗率の温度変化を測定した結果を
示す特性曲線である。横軸は絶対温度Ｔ　（Ｋ）で、縦
軸は電気抵抗炉ρ（１０弓Ω・ｃ＋ａ）を示す。該図中
の・は電極に白金を用いたものでありΔは金を用いたも
のである。該図よりΔ印のデータは超伝導開始温度が３
５にで、絶対温度２５にで電気抵抗が零となり、本試料
は超伝導体であることが確認された。

去施炭叢 計算量の試薬特級Ｌ　ａｍ　（Ｃ（ｈ）　２、ＣａＣＯ
３及びＣｕＯの各粉末から、実施例１と同様な方法で前
記一般式におけるＸが０．０５及び０．１５のランタン
−バリウム−銅−酸素系組成物を調製した。実施例１と
同様にして焼成した。

各焼結物は、Ｘ線回折により、Ｋｇ　Ｎｉ　ＦＪ型結晶
構造を有することが認められた。

各焼成物について、超伝導転移開始温度Ｔｃ及び転移ｌ
Ｗ度幅ΔＴｃを測定した結果を第１表に示す。

第　　１　　表 （発明の効果） 本発明の超伝導性素材は下記の利点を有する。

■臨界温度が高いために冷却が従来よりも温かに容易に
なる。

■この理由により、大型電機器への超伝導線材の広範な
応用が可能となる。

■空気中で１１００’ｃ程度の高温まで加熱しても安定
であるために、超伝導線材やエレクトロニクス素子素材
としての製造上の自由度が大きい。

■セラミックス系の超伝導体であるため、その電気的、
磁気的、機械的性質が従来の金属系超伝恵体と異なると
考えられ、そのためにジョセフソン素子や超伝導量子干
渉素子として応用された時に、それらの特性の多様性を
増す。

■この物質は、液体水素（沸点２０．３Ｋ）の冷却下で
使用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は（Ｌ　ａｏ、　ｑｔｓ　Ｂ　ａｏ、　０７％）
　Ｚ　Ｃｕｂａの抵抗率の温度変化特性を示す図面であ
る。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、一般式 （Ｌａ＿１＿−＿ｘＭ＿ｘ）＿２ＣｕＯ＿４＿−＿ｘ＿
   ／＿２（但しＭ＝Ｂａ 　　　Ｘ＝０．０４〜０．２０を示す） なる組成物を主体とし、Ｋ＿２ＮｉＦ＿４型結晶構造を
   有し、少なくとも液体水素沸点以上の温度の冷却下で電
   気抵抗が消滅し、超伝導性を有することを特徴とする超
   伝導性素材。