JPS63288945A - 超電導体 - 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】 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。

Ｂ９発明の概要 本発明は、イツトリウム酸化物、バリウム化合物、銅酸
化物の粉末を焼結してなるイツトリウム（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（絶対温度７７度）以上で超電導を
示す超電導体に関する。

Ｃ１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
ウムガス（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、超電導材料の普を及を
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が世界的にも
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（ＮｂｓＧｅ）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（Ｌ　ａ
Ｓ　ｒ）ｆＣｕｏ　４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くＬａ
−８ｒ−Ｃｕ０４系で５／ＩＫを、また同物質系で８５
Ｋ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Ｔｃ７７
Ｋを達成したと発表されるに至った。更に近年、１００
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。

Ｄ３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一つの障害となって
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。

Ｅ８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、且つ焼結体
の成分のＹ−Ｂａ−Ｃｕにおける割合が Ｙが１０≦Ｙ≦６０原子％ Ｂａが２０≦Ｂａ≦５０原子％ Ｃｕが３０≦Ｃｕ≦６５原子％ の範囲で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。

即ちイツトリウム酸化物（例えばｙｔｏ３）、バリウム
化合物（例えばＢａＣＯ３，ＢａＯ，Ｂａ（ＯＨ）２）
。

銅酸化物（例えばＣｕｂ）の粉末を用いて焼結すること
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、焼結体におけるＹ−Ｂａ−ＣｕにおいてＹがＩＯ
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
原料として粒形１０８ｍ以下としたイツトリウム酸化物
（ｙ　ｔｏ　ｓ）、バリウム化合物（ＢａＣＯ３）、銅
酸化物（Ｃｕｏ　）を用い、Ｙ、０３を５ｍｏ１％、Ｂ
ａＣＯ５を２０ｍｏ１％、ＣｕＯを３０ｍｏ１％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℃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混
合粉末に対し１重量％となるようにポリビニルアルコー
ル水溶液の形で添加する。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
ｍ″程度の圧力で圧縮成形して外径４０ｘｘ。

厚み約６１１屑の成形体を作る。

次に、この成形体を焼成器に設置し、酸化性雰囲気で約
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、中４ＲＭ、厚
さ４ｐｔｚ、長さ４０ｘｘ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ｔ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、Ｙ　ｔ　Ｏｓが５ＩＩｌｏ１％未満、３０ｍｏ１
％超過ＢａＣ０ａ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　ｔｏ　
３）が５〜３０ｍｏ１％、バリウム化合物（Ｂ　ａＣＯ
３）が２０〜５０ｍｏ１％、銅酸化物（Ｃｕｏ　）が３
０７−６５ｍｏ１％であれば液体窒素で抵抗ゼロとなる
ことが判った。

即ち、焼結体を構成する成分のＹ−Ｂａ−Ｃｕにおいて
、ＹがｌＯ〜６０原子％、Ｂａが２０〜５０原子％、Ｇ
ｕ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、Ｙ　１０３＝　２０　ｍｏ１％、ＢａＣ０，＝３
０ｍｏ１％、　Ｃｕ０＝　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℃束嘴、１２００℃Ｎ！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。

以上、実施例について説明したが、上記実施例において
はバリウム化合物としてＢａＣ０ａを用いているが、そ
の他にＢａｄ、Ｂａ（ＯＨ）、などの化合物を用いても
同様に超電導現象を生ずる焼結体が得られる。

Ｇ０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聾となる。

しかも本発明にあってはイツトリウム酸化物の粉末、バ
リウム化合物の粉末及び銅酸化物の粉末を用いて、これ
らを混合して焼結しているので超電導体を容易に得るこ
とができる。

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−’Ωｃｍ）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。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 イットリウム酸化物、バリウム化合物および銅酸化物の
   粉末を焼結したイットリウム（Ｙ）、バリウム（Ｂａ）
   、銅（Ｃｕ）及び酸素（Ｏ）からなる焼結体で、且つ焼
   結体を構成する成分のＹ−Ｂａ−Ｃｕにおける夫々の割
   合が 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。