JPS63225529A - 超伝導性複合金属酸化物の製造方法 - Google Patents

超伝導性複合金属酸化物の製造方法

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JPS63225529A
JPS63225529A JP62058247A JP5824787A JPS63225529A JP S63225529 A JPS63225529 A JP S63225529A JP 62058247 A JP62058247 A JP 62058247A JP 5824787 A JP5824787 A JP 5824787A JP S63225529 A JPS63225529 A JP S63225529A
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JP
Japan
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metal
gel
metal oxide
compound
metals
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Application number
JP62058247A
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English (en)
Inventor
Satoshi Sakurada
桜田 智
Noriaki Kawamura
憲明 川村
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Tonen General Sekiyu KK
Original Assignee
Toa Nenryo Kogyyo KK
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Publication date
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    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/60Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment

Landscapes

  • Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
  • Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
  • Compositions Of Oxide Ceramics (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。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は超伝導性複合金属酸化物の製造方法に関し、更
に詳しくはゾル−ゲル法を用いた超伝導性複合金属酸化
物の製造方法に関する。
(従来の技術) 近年、超伝導現象は磁気浮上列車、MHD発電等の産業
上の利用が可能となるため、特に利用面から、臨界温度
が高く高温で超伝導現象を示す超伝導素材の開発が盛ん
である。
この様な超伝導素材としてBa−La−Cu−0の複合
金属酸化物が30にという比較的高温で超伝導を示すこ
とがIBMのチューリッヒ研究所のJ、G、Bedon
orz等によって報告(Condensed Matt
er64.189−193 (198B))され、次い
で、(La(1−x) S rx ) 、7 Cu0(
4−δ)や(La(1−x)Cax )2 Cu0(4
−δ)で表される複合金属酸化物が各々最高37K、1
8K、で超伝導を示すことが東京大学の日中らによって
報告〔ケミストリー・レターズ(Che+5istry
Letters) 429〜432頁(1987))さ
れ、ランタニド系金属及びFe、Co5N1及びCuか
ら選ばれる遷移金属、又はこれにアルカリ土類金属を加
えた複合金属酸化物は、各成分金属の種類や含有割合、
構造等により、更に高温で超伝導を示す超伝導素材が見
い出される可能性のあることが知られている。とりわけ
、5r−La−Cu−〇系が最も高い温度で超伝導性を
示し、しかも17KBar程度の高圧下では更に高い温
度で超伝導性を示すことが報告され、格子間距離の制御
で更に優れた超伝導素材が得られる可能性が残されてい
る。
一方、上述したような多金属成分を含有した複合金属酸
化物は、通常、各種金属の炭酸塩若しくは酸化物を混合
焼成する方法により製造されている。
(発明が解決使用とする問題点) しかしながら、各種金属の炭酸塩等を混合して焼成する
方法では、例え充分な混合処理を施しても、ミクロ構造
において各元素が均一に分布した生成物を得ることがで
きず、製造の都度、性能にばらつきが生ずる等の欠点が
あり、性能に優れた超伝導素材が得難い、又、その性質
上粗粉末の成形加工ができるのみであるので、例えば薄
膜化を行うことは不可能である上、上記成形加工に際し
ても、均一な微粉状とし難いために、均質な製品を得る
ことが困難であるという欠点があった。
本発明者等は、従来のかかる欠点を解消すべく鋭意検討
した結果、ランタニド系金属のアルコキシド化合物、及
び或種の遷移金属の塩若しくはアルコキシド化合物、又
は、これに1種又は2種のアルカリ土類金属の金属アル
コキシド化合物を加えた金属アルコキシド化合物等の金
属化合物の混合物を、例えばアルコールに溶解させて充
分に攪拌を行うことにより均質化した後、ゾル−ゲル法
によりこれ等前記金属からなる複合金属化合物のゲルを
形成し、次いで該ゲルを加熱焼成するという方法を採用
すれば、再現性良く性能に優れた超伝導素材が得られる
のみならず、コーティング法やスプレー法、フリーズド
ライ法等の各種方法を併用することにより、WI膜化や
微粉化が可能となることを見い出し本発明に到達した。
従って、本発明の第1の目的は、再現性良く、ミクロ的
にも均一で性能に優れた複合金属酸化物の超伝導素材を
得るに適した製造方法を提供することにある。
本発明の第2の目的は、薄膜化や微粉化を行うことがで
き、用途の拡大を図ることのできる超伝導性複合金属酸
化物の製造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) 本発明の上記の諸口的は、ランタニド系金属から選択さ
れた1種又は2種の金属のアルコキシド化合物及びF 
e 、c O% N l及びCuから選択された1種又
は2種の遷移金属の塩若しくは金属アルコキシド化合物
、又は、更に1種又は2種のアルカリ土類金属の金属ア
ルコキシド化合物を加えた金属化合物を溶質成分とする
均質溶液を用いて、ゾル−ゲル法により前記の金属から
成る複合金属のゲルを形成せしめた後、該ゲルを加熱焼
成して前記の金属を成分とした複合金属酸化物を形成せ
しめることを特徴とする超伝導性複合金属酸化物の製造
方法によって達成された。
以下、本発明につき更に詳しく説明する。
本発明で使用されるランタニド系金属の金属アルコキシ
ド化合物の金属成分としてはL a SCe 5PrS
Nd等が挙げられ、又、アルカリ土類金属の金属アルコ
キシド化合物の金属成分としては、M g 、Ca s
 S r 、B a等が挙げられる。  中でも、前述
したようにBa−1,a−Cu−Q或いは (L a(1−x) S rx ) 2 CuO(4−
6)で示される複合金属酸化物が比較的高温で超伝導を
示すことから、本発明の目的とする、高温で超伝導を示
す複合金属酸化物を得るためには、Fe、Go、Ni及
びCuから選択される遷移金属がCUであることが好ま
しく、特にランタニド系金属がLaであり、アルカリ土
類金属がSrであると共にFe、Co、Ni及びCuか
ら選択される遷移金属がCuであることが好ましい。
地方、上記3種の金属アルコキシド化合物は、例えば市
販試薬グレードの塩化ランタン(LaCI13・71(
20)を、過剰のナトリウムイソプロポキシド(NaO
Pr)中で16時間リフラックスさせ、反応後に副生じ
たNaCJを除去してランタンイソプロポキシド(La
 (OPr)3)を得たり、市販試薬グレードの塩化第
1銅(CuCj!2・6H20)を過剰のナトリウムメ
トキサイド(NaOCH3)中で16時間リフラックス
させ、反応後のNaCJlを濾別することにより銅メト
キサイド(Cu (OCH3)2)を得る等置換反応を
用いた方法、或いは塩化ストロンチウム(SrCj!2
 ・6H20)とメタノールを、リフラックス条件下で
16時間維持してストロンチウムメトキサイド(Sr 
 (OCH3)2)を得たり、炭酸ストロンチウム(S
rCO3)をメタノール中で16時間リフラックスさせ
てストロンチウムメトキサイド(Sr (OCH3)2
’)を得る等、金属塩とアルコールとの反応を用いた方
法等により製造することができる。
この場合の置換反応に使用されるNa0Pr、NaOC
H3等の金属アルコキシド化合物のアルコキシド成分(
−OR) 、金属塩とアルコールとの反応の際に使用さ
れるアルコール(ROH)のR成分としてはアルキル基
が好適であり、中でも、合成が容易であること、安価に
製造が行えること、収率等の点から、特にメチル基、エ
チル基、プロピル基、ブチル基、イソ−ブチル基、t−
ブチル基が好適である。
本発明においては、F e s COs N ’及びC
uから選択される遷移金属については、例えば、Cuc
J2、CuNO3、CuSO4等の単なる塩を用いるこ
ともできる。
本発明においては、上述したランタニド系金属から選択
された1種又は2種の金属のアルコキシド化合物及びF
e5CoSNi及びCuから選択された1種又は2種の
遷移金属の塩若しくは金属アルコキシド化合物、又は、
更に1種又は2種のアルカリ土類金属の金属アルコキシ
ド化合物を加えた金属化合物好ましくは金属アルコキシ
ド化合物のみを溶質成分として、例えばメタノール、エ
タノール等の溶媒に熔解させて充分に攪拌を行うことに
より均質溶液を調整する。
この場合の各種金属化合物の配合量は、目的とする複合
金属酸化物の構造等により適宜調整され、例えば、超伝
導性複合金属酸化物として好適な、下記一般式 %式%(4) (但し、式中Mはランタニド系金属、Mlはアルカリ土
類金属、M ”はF e % Co、Ni及びCUから
選ばれる遷移金属を示し、x、yは各々O≦x<1.0
≦y<4である。)で表される複合金属酸化物が得られ
るように調整される。ここでX及びyの好ましい範囲は
各々0.05≦xく0゜20及び3<y<4である。
次いで、得られた均一溶液を用いて、ゾル−ゲル法によ
り上記ランクニド系金属及びFa、Co、Ni及びCu
から選ばれる遷移金属、又は、更にアルカリ土類金属の
加わった複数金属から成る複合金属のゲル、好ましくは
アルコキシドゲルを形成する。Fgち、各種金属化合物
が均一に溶解した溶液を攪拌しながら、この溶液中に徐
々に水を適量加えることにより得られたゾルを加熱固化
することにより、複合金属のゲルを形成せしめることが
できる。
ゾルを形成せしめる場合の水の添加量は、溶液中の金属
化合物の種類、濃度、溶媒の種類等により適宜調整され
、特に制限があるわけではないが、一般的に金属化合物
溶液100重量部に対して50〜200!量部が好適と
される。
上記の如くして得られた金属化合物のゲルを500℃〜
1200℃、好ましくは700℃〜1000℃で焼成す
る。焼成は、例えばマツフル炉を用いて真空下、又は、
空気若しくは酸素過剰雰囲気下で行うことが好ましい。
(発明の効果) 本発明によれば、金属化合物を2種以上含有した溶液を
均一に混合することにより、ミクロ構造において各金属
元素が均質に分布した複合金属酸化物の製造を可能とし
、又、この溶液をゾル化した複合金属化合物のゾルを塗
布製膜し焼成することにより、薄膜状超伝導性金属酸化
物を製造することができるので、超伝導性金属酸化物の
実用化にとって、本発明は極めて有効である。
以下、実施例を示し、本発明を更に具体的に説明するが
、本発明はこれらの実施例によって制限されるものでは
ない。
実施例1゜ 攪拌装置及びコンデンサー付三フロフラスコにランタン
イソプロキサイド320 g、ストロンチウムメトキサ
イド15g1銅メトキサイド55gにエタノール390
gを添加し、加熱して均一溶液を得た。得られた均一溶
液を放置して室温まで冷却させた後、激しく攪拌しなが
ら水400ccを10時間かけてゆっくり添加し、アル
コキサイドゾル溶液を得た。
100ccのゾル溶液を加熱固化してゲル化し、更に1
000℃にて16時間マツフル炉にて焼成した。
得られた化合物をX線回折法にて調べた所、シェブレル
型化合物と同一の単−相(single phase)
であることを示し、その結晶化度は98%以上であった
。元素分析より求められる組成式は(LaO,9SrQ
、1)2Cu04であった。
このようにして得られた粉末を用いて、冷間ブレスによ
り3mmX I Qmm、厚さ1mmのテストピースを
調製し、更に1000℃1時間焼成した。
作製したテストピースについて極低温下で帯磁率を測定
した所、超伝導臨界温度は約38にであった。
実施例2゜ 実施例1で得られた混合アルコキシドゾル溶液をポリイ
ミド膜上に平板状に塗布し、徐々に乾燥させることによ
り、厚さ約2μm大きさ19mmX30mmの薄膜を得
た。
得られた薄膜を0.1℃/ m i nで150℃まで
昇温し、150℃にて5時間保持した後、0゜5℃/m
inで300℃まで昇温させた。その後はl’c/mi
nで1000℃まで昇温させ、1000℃にて3時間保
持させた。
得られた化合物は、Xljll回折によりシェブレル型
化合物の単−相であることが認められ、非晶質相は認め
られなかった。
元素分析より求められた組成式は(LaO,9SrO,
1)2Cu04であった。
作製した薄膜について極低温下で帯磁率測定を行った所
、超伝導臨界温度は約39にであった。
実施例3゜ 攪拌装置及びコンデンサー付三ツロフラスコにランタン
イソプロポキサイド320 g、ストロンチウムメトキ
サイド10g1銅メトキサイド55gにエタノール38
5gを添加し更にアンモニア10gを加えて均一溶液を
得た。
これに水400ccを徐々に加えることによりアルコキ
シドゾル溶液を得た。
100ccのゾル溶液を加熱固化してゲル化し、更に1
000℃にて16時間マツフル炉にて焼成した。
得られた化合物は、X線回折によってシェブレル型化合
物と同一の単−相であることが判明し、非晶質相は認め
られなかつた。
元素分析より求められた組成式は(Lao、q4sro
、05)2Cu03であった。
実施例1と同様にテストピースを調製し、1000℃で
1時間、真空下で焼成した。
作製したテストピースについて極低温下で帯磁率を測定
した所、超伝導の臨界塩2度は約30にであった。
実施例4゜ 実施例1と同様の種類、量のアルコキシド類を400℃
のベンゼン溶液中で均一溶液にした後、スプレードライ
ヤにて噴霧乾燥した。得られた粒子の平均径は2μであ
った。
1000℃にて焼成後、圧縮成形して3×10XI(m
m)のテストピースを作り、更に真空下1000℃で1
時間焼成した。
このテストピースについて、極低温下で帯磁率測定を行
った所、超伝導臨界温度は約38にであった。
実施例5゜ 実施例1で得られたアルコキシド溶液中に直径0.5m
mの石英ファイバーを浸漬し、乾燥させた。この操作を
繰り返すことにより、厚さ20μmの被膜を調製した。
これを実施例2の操作手順により焼成した。
得られた石英ファイバー上の被膜について帯磁率測定を
行った所、超伝導臨界温度は各39にであった。
実施例6゜ 実施例3で得られたアルコキシド溶液中に直径Q、5m
mの石英ファイバーを浸漬し、乾燥させた。この操作を
繰り返すことにより、厚さ20μmの被膜を調製した。
これを実施例2の操作手順により焼成した。
得られた石英ファイバー上の被膜について帯磁率測定を
行った所、超伝導臨界温度は各30にであった。
実施例7゜ 実施例1で得られたアルコキシド溶液を用いて、厚さ1
mmの銅板上に厚さ5μの被膜を塗布した。
次いで実施例2の操作手順で乾燥、焼成しシェブレル型
の被膜を作製した。
得られた被膜の帯磁率測定を行った所、超伝導臨界温度
は32にであった。
実施例8゜ 実施例4で得られた粉末状化合物に実施例3で得られた
アルコキシド溶液を混合してスラリー状の粘性体を得た
。この液体を5mmx 15mmx2mmの型枠に入れ
て100℃で維持することにより固化させた。
型枠より取り出して1000℃にて焼成した後、常圧に
て酸素雰囲気下、1000℃で3時間焼成した。
X線回折からは単−相のシェプレル化合物であることが
認められた。
元素分析から求められた組成式は(Lao、+2SrO
,08)2Cu04であった。
このテストピースについて極低温下で帯磁率を測定した
所、超伝導臨界温度は37にであった。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1)ランタニド系金属から選択された1種又は2種の金
    属のアルコキシド化合物及びFe、Co、Ni及びCu
    の金属から選択された1種又は2種の遷移金属の塩若し
    くは金属アルコキシド化合物、又は、更に1種又は、2
    種のアルカリ土類金属の金属アルコキシド化合物を加え
    た金属化合物を溶質成分とする均質溶液を用いて、ゾル
    −ゲル法により前記の金属から成る複合金属のゲルを形
    成せしめた後、該ゲルを加熱焼成して前記の金属を成分
    とした複合金属酸化物を形成せしめることを特徴とする
    超伝導性複合金属酸化物の製造方法。 2)少なくともCuが含有されている特許請求の範囲第
    1項記載の製造方法。 3)複合金属酸化物が、下記一般式 (M(1−x)M′x)2M″O(4−y)(但し、式
    中Mはランタニド系金属、M′はアルカリ土類系金属、
    M″はFe、Co、Ni及びCuから選ばれる遷移金属
    を示し、x、yは各々0≦x<1、0≦y<4である。 )で表される特許請求の範囲第1項記載の方法。 4)複合金属酸化物が (La(1−x)Srx)_2CuO(4−y)である
    特許請求の範囲第3項に記載の超伝導性複合金属酸化物
    の製造方法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63231819A (ja) * 1987-03-18 1988-09-27 Agency Of Ind Science & Technol 酸化物超電導材の製造方法
JPH01100020A (ja) * 1987-03-19 1989-04-18 Cie Generale D'electricite <Cge> 混合原子価をもつ銅の超電導酸化物及びその製造方法

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