JPS63285161A - 超電導体とその製造方法 - Google Patents

超電導体とその製造方法

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JPS63285161A
JPS63285161A JP62122120A JP12212087A JPS63285161A JP S63285161 A JPS63285161 A JP S63285161A JP 62122120 A JP62122120 A JP 62122120A JP 12212087 A JP12212087 A JP 12212087A JP S63285161 A JPS63285161 A JP S63285161A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
superconductor
temperature
atom
sintered body
atomic
Prior art date
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Pending
Application number
JP62122120A
Other languages
English (en)
Inventor
Nobuyuki Yoshioka
信行 吉岡
Yoshiyuki Kashiwagi
佳行 柏木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
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Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10NELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N60/00Superconducting devices
    • H10N60/80Constructional details
    • H10N60/85Superconducting active materials
    • H10N60/855Ceramic superconductors
    • H10N60/857Ceramic superconductors comprising copper oxide

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
  • Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (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】 A、産業上の利用分野 本発明は、一定の温度で電気抵抗がゼロになる所謂超電
導体に係り、特に液体窒素温度以上で超電導を示す超電
導体に関する。
B1発明の概要 本発明は、イツトリウム(Y)、バリウム(Ba)。
銅(Cu)及び酸素(O)の成分からなる焼結体で、液
体窒素温度(絶対温度77度)以上で超電導を示す超電
導体とその製造方法にある。
C6従来の技術 西暦1911年カメリング・オンネスにより超電導現象
が発見されていらい、実用化に向けてさまざまな研究開
発が進められている。実用化には、臨界温度(Tc)が
高ければ高い程、冷却コストが安くて済むため、より高
温での超電導の可能性をめぐってその超電導材料の激し
い開発競争が展開されている。
これまでに明らかにされている超電導材料は、液体ヘリ
ウム温度(TC約4に、−269℃)で冷却して使用す
るものがほとんどであり、これはヘリウムガスを液化し
た冷却剤で冷却しなければならない。ヘリウムは希少材
料で高価格であるうえ、臨界温度まで下げるための冷却
コストが非常に高くつくため、超電導材料の普及を遅ら
せる最大の原因となっている。
ごく最近、超電導材料についての研究開発か世界的にも
進められ、これまでの概念を破る材料が登場しつつある
これまで知られた超電導材料の最高のTcは、ニオブ3
ゲルマニウム(Nbsce)の22.3Kにとどまって
いたが、La(ランタン)の一部をBa(バリウム)で
置換したランタン・ストロンチウム・銅酸化物(LaS
r)tcuo、によって、これまでの限界を超えた37
にで超電導現象が始まり、33にで電気抵抗がゼロにな
ったことが発表され、続いて今年始め同じ<La−Sr
” CuO4系で54Kを、また同物質系で85Kを実
現したと発表された。更に続いて、物質名を「酸化物」
としか明らかにされないが、ランタン・ストロンチウム
・同酸化物系と思われる新物質によってTc77Kを達
成したと発表されるに至った。更に近年、lo。
Kを超えるバリウム・イッテルビウム・銅酸化物。
イツトリウム系銅酸化物の超電導材料が発見されたと発
表されるに至っている。
D1発明が解決しようとする問題点 上記のように液体ヘリウムの温度は、常圧で4.2にで
あり、ヘリウムは希少材料で且つ高価格で、加えて臨界
温度まで下げるための膨張タービンなどを必要とし、冷
却コストが極めて高くつき実用化の−っの障害となって
いた。また、77に以上であれば液体窒素を使用でき、
液体ヘリウムの使用と比較してすべての点において有利
であり、実用化が極めて容易となるため、Tcが77に
以上の超電導材料の開発が望まれているが、その開発は
、上述の通り未だ緒についたばかりであるのが現状であ
る。
これらの点に鑑み、本発明は、77にで超電導状態とな
る超電導体とその製造方法を提供しようとするものであ
る。
E’]問題点を解決するための手段と作用液体窒素冷却
で超電導体が使用できれば、電力。
運輸、エネルギー変換等の広い分野で利用できる点に着
目し、種々の材料の配合、焼成温度等の実験を重ねた結
果、イツトリウム(Y)、バリウム(Ba)、銅(Cu
)及び酸素(O)の成分からなる焼結体で、且つこの焼
結体の成分のY−Ba−Cuにおける Yが10≦Y≦60原子% Baが20≦Ba≦50原子% Cuが30≦Cu≦65原子% の範囲あれば、液体窒素による冷却で抵抗ゼロの超電導
体が得られることを見出した。
しかも、これらY、Ba、Cu元素を各々主成分にした
粉末を混合して造粒粉を作り、これを圧縮成形して酸化
性雰囲気中で950℃〜1200℃の範囲の温度で焼成
することにより、Y−Ba−Cu−0の成分からなる超
電導焼結体を容易に得られることを見出した。
なお、Y−Ba−Cuにおいて、 Yが10原子%未満、60原子%超過 Baが20原子%未満、50原子%超過Cuが30原子
%未満、65原子%超過の場合には、液体窒素で超電導
が生じる焼結体を得ることができなかった。
F、実施例 以下、本発明の一実施例について説明する。先づ、出発
原料として粒4L10μm以下としたイツトリウム酸化
物(y to s)、バリウム炭酸化物(B aCOs
)、銅酸化物(CuO)をそれぞれ20mo1%、30
mo1%、50mo1%となるよう秤量する。
次に、これらの原料を例えばボールミル等で十分に混合
し、原料粉体、水、玉石を入れ数時間十分に混合し得ら
れたスラリーを約100℃以上の温度で乾燥させる。
次に、バインダーとしてポリビニルアルコールを原料粉
末に対し1wt%となるようにポリビニルアルコール水
溶液を添加する。そして水またはアルコールを更に加え
十分混練した後、乾燥し、ふるいにて150メツシユ以
下の顆粒状の造粒粉を得る。
次に、この造粒粉を金型に充填した後、700kg/c
II!程度の圧力で圧縮成形して外径40R1゜厚み6
Hの成形体を作る。
最後に、この成形体を焼成容器に設置し、酸化性雰囲気
で1050℃の温度で数時間加熱して焼結体(セラミッ
クス)を得る。
上記の製造方法により得られた焼結体を、巾4U、厚さ
4xx、長さ40jIjIの形状に切り出して第1図に
示すように電極を設けて4端子法により、焼結体の抵抗
を測定した。
即ち第1図は、抵抗値を測定するための説明図で、焼結
体Sの長手方向の両端側に電流を流すための端子a、 
a’を設け、その内側に抵抗値を測定するための電圧端
子す、 b’を設ける、これを液体窒素の低温槽に入れ
、端子a、 a’に1アンペアの安定化電流を流して端
子す、 b’間の電圧を電圧計(V)で測定して端子す
、 b’間の電圧降下によって抵抗値を測定する。なお
、Aは電流計を示す。
第2図は、その測定結果を示すもので、絶対温度約93
にで超電導現象が始まり、約89Kに至って電気抵抗が
ゼロになることが確認された。
他の組成比についても同様な実験を行なったので、前述
の例を含めて記載する。
但し、表の実施例1が上述したものを示す。
なお、Y2O3が5mo1%未満、30mo1%超過B
aCO5が20mo1%未満、50mo1%超過 CuOが30mo1%未満、65mo1%超過では、超
電導を生じる焼結体を得ることができなかった。
要は、出発物質換算でイツトリウム酸化物(Y、03)
が5〜30m01%、バリウム炭酸化物(BaC03)
が20〜50mo1%、銅酸化物(Cuo )が30〜
65mo1%であれば液体窒素で抵抗ゼロとなることが
判った。
すなわち、焼結体を構成する成分のY−Ba−Cuにお
いて、Yが10〜60原子%、Baが20〜50原子%
、 Cuが30〜65原子%であれば超電導体が得られ
ることが判った。
更に、YtO3=20mo1%、BaC05=30mo
1%、 CuO=50mo1%のものについて、焼結温
度を変えて調べた結果、950℃〜1200℃の温度に
おいて焼結すれば所望の超電導体を得ることができた。
温度が950℃以下、1200℃以上では所望の超電導
現象を生ずる焼結体を得ることができなかった。
G9発明の効果 以上のように本発明による超電導体は、液体窒素温度(
77K)において完全に超電導状態となる。
現在明らかにされている超電導体は、ヘリウムガスを液
化した冷却剤で冷却しなければならず、液体ヘリウムの
温度は4.2にで、しかも希少材料で高価であり、°且
つ液化コストも高いため、超電導材料の実用化の壁とな
っていた。
しかし、液体窒素はどこででも、しかも安く入手でき、
従来の実用化の壁は完全に取り除かれ、特に電力、運輸
等に関連した電気抵抗、及び精密計測素子、その他エネ
ルギー変化などの分野に利用可能となる等極めて優れた
効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の焼結体の抵抗値測定の方法を説明する
ための説明図、第2図は本発明の焼結体の絶対温度(K
)に対する抵抗値(10″′3Ω0jI)の特性曲線図
を示す。 a、 a’・・・電流供給用端子、b、 b’・・・電
圧測定端子、S・・・焼結体。 −尋ツ ε U

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)イットリウム(Y)、バリウム(Ba)、銅(C
    u)及び酸素(O)の成分から成る焼結体で、且つ該焼
    結体の成分のY−Ba−Cuにおける イットリウム(Y)を10≦Y≦60原子%バリウム(
    Ba)を20≦Ba≦50原子%銅(Cu)を30≦C
    u≦65原子% としたことを特徴とした超電導体。
  2. (2)イットリウム(Y)、バリウム(Ba)、銅(C
    u)の元素を各々主成分とした粉末を圧縮成形した後、
    酸化雰囲気中で950℃〜1200℃の範囲の温度で焼
    成して焼結体を得、該焼結体の成分のY−Ba−Cuに
    おける イットリウム(Y)を10≦Y≦60原子%バリウム(
    Ba)を20≦Ba≦50原子%銅(Cu)を30≦C
    u≦65原子% であることを特徴とした超電導体の製造方法。
JP62122120A 1987-05-19 1987-05-19 超電導体とその製造方法 Pending JPS63285161A (ja)

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Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JAPANESE JOURNAL OF APPLIED PHYSICS *
PHYSICAL REVIEW LETTERS *

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