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Info
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N60/00—Superconducting devices
- H10N60/80—Constructional details
- H10N60/85—Superconducting active materials
- H10N60/855—Ceramic superconductors
- H10N60/857—Ceramic 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。
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。
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。
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。
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。
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
。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
%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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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
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)
- (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)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。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62122120A JPS63285161A (ja) | 1987-05-19 | 1987-05-19 | 超電導体とその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62122120A JPS63285161A (ja) | 1987-05-19 | 1987-05-19 | 超電導体とその製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS63285161A true JPS63285161A (ja) | 1988-11-22 |
Family
ID=14828118
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP62122120A Pending JPS63285161A (ja) | 1987-05-19 | 1987-05-19 | 超電導体とその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS63285161A (ja) |
-
1987
- 1987-05-19 JP JP62122120A patent/JPS63285161A/ja active Pending
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
JAPANESE JOURNAL OF APPLIED PHYSICS * |
PHYSICAL REVIEW LETTERS * |
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