WO2019235017A1 - 超電導線材及び超電導線材の製造方法 - Google Patents

超電導線材及び超電導線材の製造方法 Download PDF

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WO2019235017A1
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superconducting wire
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measurement region
substrate
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健彦 吉原
康太郎 大木
高史 山口
元気 本田
昌也 小西
永石　竜起
茂樹 礒嶋
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住友電気工業株式会社
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    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
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    • C23C14/06—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
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    • H01B12/02—Superconductive or hyperconductive conductors, cables, or transmission lines characterised by their form
    • H01B12/06—Films or wires on bases or cores
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
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    • Y02E40/60—Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment

Definitions

  • This disclosure relates to a superconducting wire and a method of manufacturing a superconducting wire.
  • This application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2018-107511, which is a Japanese patent application filed on June 5, 2018. All the descriptions described in the Japanese patent application are incorporated herein by reference.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 2007-287629
  • a superconducting wire is prepared. This superconducting wire is arranged on a superconducting layer composed of a tape-shaped substrate, an intermediate thin film layer disposed on the substrate, an oxide superconductor disposed on the intermediate thin film layer, and the superconducting layer. And a surface protective layer.
  • the superconducting wire is cut. This cutting is performed using a cutter tool.
  • Patent Document 2 Japanese Patent Laid-Open No. 2012-156047
  • the superconducting wire has a lower surface, an upper surface, and a side surface.
  • the upper surface is the surface opposite to the lower surface.
  • the side surface continues to the lower surface and the upper surface.
  • the superconducting wire includes a substrate, an intermediate layer disposed on the upper surface side of the substrate, and a superconducting layer disposed on the upper surface side of the intermediate layer.
  • the side surface is disposed laterally in the longitudinal direction of the superconducting wire and includes at least one measurement region. At least one of the arithmetic average line roughness measured in the measurement region is 0.5 ⁇ m or more.
  • the superconducting wire has a lower surface, an upper surface, and a side surface.
  • the lower upper surface is a surface opposite to the lower surface.
  • the side surface continues to the lower surface and the upper surface.
  • the superconducting wire includes a substrate, an intermediate layer disposed on the upper surface side of the substrate, and a superconducting layer disposed on the upper surface side of the intermediate layer.
  • the side surface is disposed laterally in the longitudinal direction of the superconducting wire and includes at least one measurement region. At least one of the arithmetic average surface roughnesses measured in the measurement region is 0.5 ⁇ m or more.
  • a method of manufacturing a superconducting wire includes a step of preparing a superconducting member having a lower surface and an upper surface that is a surface opposite to the lower surface, and irradiating the superconducting member with a laser. Cutting along a direction intersecting the lower surface and the upper surface.
  • the superconducting member has a substrate, an intermediate layer disposed on the upper surface side of the substrate, and a superconducting layer disposed on the upper surface side of the intermediate layer.
  • the cut surface of the superconducting member includes at least one measurement region. The cutting speed of the superconducting member and the flow rate of the shield gas supplied to the laser irradiation site are determined so that at least one of the arithmetic average line roughnesses measured in the measurement region is 0.5 ⁇ m or more.
  • FIG. 1 is a top view of a superconducting wire 1 according to the embodiment.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view orthogonal to the first direction DR1 of the superconducting wire 1 according to the embodiment.
  • FIG. 3 is a side view of the superconducting wire 1 according to the embodiment as viewed from the side surface 1c.
  • FIG. 4 is a cross-sectional perspective view of the superconducting wire 1 according to the embodiment.
  • Drawing 5 is a flowchart showing the manufacturing method of superconducting wire 1 concerning an embodiment.
  • FIG. 6 is a top view of the superconducting member 10.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view orthogonal to the longitudinal direction of the superconducting member 10.
  • FIG. 8 is a schematic diagram in the cutting step S2.
  • This disclosure has been made in view of the above-described problems of the prior art. More specifically, this indication provides the superconducting wire which can improve heat dissipation efficiency, and the manufacturing method of a superconducting wire.
  • the heat dissipation efficiency of the superconducting wire can be improved.
  • a superconducting wire has a lower surface, an upper surface that is a surface opposite to the lower surface, and a lower surface and a side surface continuous to the upper surface.
  • the superconducting wire includes a substrate, an intermediate layer disposed on the upper surface side of the substrate, and a superconducting layer disposed on the upper surface side of the intermediate layer.
  • the side surface is disposed laterally in the longitudinal direction of the superconducting wire and includes at least one measurement region. At least one of the arithmetic average line roughness measured in the measurement region is 0.5 ⁇ m or more.
  • the heat dissipation efficiency of the superconducting wire can be improved.
  • the number of measurement regions may be plural. Each of the measurement regions may be arranged at an interval of 2 cm along the longitudinal direction. The value obtained by dividing the total arithmetic mean line roughness measured in each measurement region by the number of measurement regions may be 0.5 ⁇ m or more.
  • a superconducting wire according to an embodiment has a lower surface, an upper surface that is a surface opposite to the lower surface, and a side surface continuous to the lower surface and the upper surface.
  • the superconducting wire includes a substrate, an intermediate layer disposed on the upper surface side of the substrate, and a superconducting layer disposed on the upper surface side of the intermediate layer.
  • the side surface is disposed laterally in the longitudinal direction of the superconducting wire and includes at least one measurement region. At least one of the arithmetic average surface roughnesses measured in the measurement region is 0.5 ⁇ m or more.
  • the heat dissipation efficiency of the superconducting wire can be improved.
  • the number of measurement regions may be plural. Each of the measurement regions may be arranged at an interval of 2 cm along the longitudinal direction. The value obtained by dividing the total arithmetic mean line roughness measured in each measurement region by the number of measurement regions may be 0.5 ⁇ m or more.
  • a method of manufacturing a superconducting wire includes a step of preparing a superconducting member having a lower surface and an upper surface that is a surface opposite to the lower surface, and irradiating the superconducting member with a laser, thereby superconducting member Cutting along the direction crossing the lower surface and the upper surface.
  • the superconducting member has a substrate, an intermediate layer disposed on the upper surface side of the substrate, and a superconducting layer disposed on the upper surface side of the intermediate layer.
  • the cut surface of the superconducting member includes at least one measurement region. The cutting speed of the superconducting member and the flow rate of the shield gas supplied to the laser irradiation site are determined so that at least one of the arithmetic average line roughnesses measured in the measurement region is 0.5 ⁇ m or more.
  • the superconducting member may further include a stabilization layer disposed on the upper surface side of the superconducting layer, and in the step of cutting, the cut surface of the superconducting member At least a part of may be covered with a stabilizing layer.
  • FIG. 1 is a top view of a superconducting wire 1 according to an embodiment. As shown in FIG. 1, the superconducting wire 1 according to the embodiment has a strip shape. Below, let the longitudinal direction of the superconducting wire 1 which concerns on embodiment be 1st direction DR1.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view orthogonal to the first direction DR1 of the superconducting wire 1 according to the embodiment.
  • the superconducting wire 1 according to the embodiment has a lower surface 1a, an upper surface 1b, a side surface 1c, and a side surface 1d.
  • the upper surface 1b is a surface opposite to the lower surface 1a.
  • the direction from the lower surface 1a toward the upper surface 1b (that is, the thickness direction of the superconducting wire 1 according to the embodiment) is referred to as a second direction DR2.
  • the side surface 1c and the side surface 1d are connected to the lower surface 1a and the upper surface 1b, and are located laterally in the first direction DR1.
  • the side surface 1c and the side surface 1d are opposed to each other in a direction orthogonal to both the first direction DR1 and the second direction DR2 (hereinafter, this direction is referred to as a third direction DR3). Has been placed.
  • the superconducting wire 1 according to the embodiment includes a substrate 11, an intermediate layer 12, and a superconducting layer 13.
  • the superconducting wire 1 according to the embodiment may further include a protective layer 14 and a stabilization layer 15.
  • the substrate 11 is disposed on the lower surface 1a side of the superconducting wire 1 according to the embodiment.
  • the intermediate layer 12 is disposed on the upper surface 1 b side of the substrate 11.
  • the superconducting layer 13 is disposed on the upper surface 1 b side of the intermediate layer 12.
  • the protective layer 14 is disposed on the upper surface 1 b side of the superconducting layer 13.
  • the stabilization layer 15 is disposed on the outer periphery of the superconducting wire 1. In addition, the stabilization layer 15 should just cover at least one part of the side surface 1c and the side surface 1d.
  • the substrate 11 is made of, for example, a clad material in which layers of stainless steel (SUS), copper (Cu), and nickel (Ni) are stacked.
  • the intermediate layer 12 is made of, for example, stabilized zirconia (YSZ), yttrium oxide (Y 2 O 3 ), cerium oxide (CeO 2 ), or the like.
  • the crystal orientation of the material constituting the intermediate layer 12 is preferably along the crystal orientation of the material constituting the substrate 11.
  • the superconducting layer 13 is made of, for example, an oxide superconductor.
  • An example of this oxide superconductor is REBaCu 3 O 7-x (RE: rare earth element).
  • RE rare earth element
  • Examples of the rare earth element include yttrium (Y), praseodymium (Pr), neodymium (Nd), samarium (Sm), eurobium (Eu), gadolinium (Gd), holmium (Ho), ytterbium (Yb), and the like.
  • the crystal orientation of the material constituting the superconducting layer 13 is preferably along the crystal orientation of the material constituting the intermediate layer 12.
  • the protective layer 14 is made of, for example, silver (Ag).
  • the stabilization layer 15 is made of, for example, copper (Cu). The protective layer 14 and the stabilization layer 15 serve to bypass the current flowing in the superconducting layer 13 when the superconducting layer 13 is quenched (a phenomenon of transition from the superconducting state to the normal conducting state).
  • FIG. 3 is a side view of the superconducting wire 1 according to the embodiment as viewed from the side surface 1c.
  • FIG. 4 is a cross-sectional perspective view of the superconducting wire 1 according to the embodiment.
  • a measurement region MR is provided on the side surface 1 c.
  • the measurement region MR is similarly provided on the side surface 1d.
  • the number of measurement regions MR is at least 1. There may be a plurality of measurement regions MR.
  • the number of measurement regions MR is preferably 3 or 10. However, the number of measurement regions MR is not limited to this.
  • each of the measurement regions MR is arranged along the first direction DR1.
  • Each of the measurement regions MR is arranged with an interval DIS in the first direction DR1.
  • the distance DIS is, for example, 2 cm. However, the value of the interval DIS is not limited to this.
  • At least one of the arithmetic average line roughness measured in the measurement region MR is 0.5 ⁇ m or more.
  • the maximum value of the arithmetic mean line roughness measured in the measurement region MR is preferably 20 ⁇ m or less.
  • the value obtained by dividing the total arithmetic mean line roughness measured in the measurement region MR by the number of measurement regions MR is preferably 0.5 ⁇ m or more.
  • the value obtained by dividing the total arithmetic mean line roughness measured in the measurement region MR by the number of measurement regions MR is 20 ⁇ m or less.
  • the arithmetic average line roughness in the measurement region MR is measured by the following method.
  • the roughness curve of the side surface 1c is acquired in the measurement region MR.
  • the roughness curve is measured by, for example, a laser microscope.
  • the reference length L in the measurement of the roughness curve is set along the second direction DR2 in the measurement region MR.
  • the reference length L is 100 ⁇ m.
  • At least one of the arithmetic average surface roughness measured in the measurement region MR is 0.5 ⁇ m or more.
  • the maximum value of the arithmetic average surface roughness measured in the measurement region MR is preferably 20 ⁇ m or less.
  • the value obtained by dividing the total arithmetic average surface roughness measured in the measurement region MR by the number of measurement regions MR is preferably 0.5 ⁇ m or more.
  • a value obtained by dividing the total arithmetic average surface roughness measured in the measurement region MR by the number of measurement regions MR is 20 ⁇ m or less.
  • the arithmetic average surface roughness in the measurement region MR is measured by the following method.
  • the roughness curved surface of the side surface 1c is acquired in the measurement region MR.
  • the roughness curved surface is measured by, for example, a laser microscope.
  • the reference length L1 in the measurement of the roughness curved surface is set along the first direction DR1 in the measurement region MR, and the reference length L2 in the measurement of the roughness curved surface is set along the second direction DR2 in the measurement region MR. Is done.
  • the reference length L1 and the reference length L2 are 100 ⁇ m.
  • FIG. 5 is a process diagram showing a method of manufacturing the superconducting wire 1 according to the embodiment.
  • the manufacturing method of the superconducting wire 1 according to the embodiment includes a preparation step S1 and a cutting step S2.
  • the preparation step S1 the superconducting member 10 is prepared.
  • the cutting step S2 the superconducting member 10 is cut.
  • FIG. 6 is a top view of the superconducting member 10. As shown in FIG. 6, the superconducting member 10 has a strip shape.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view orthogonal to the longitudinal direction of the superconducting member 10. As shown in FIG. 7, the superconducting member 10 has a lower surface 10a, an upper surface 10b, a side surface 10c, and a side surface 10d.
  • the superconducting member 10 has a substrate 11, an intermediate layer 12, a superconducting layer 13, a protective layer 14, and a stabilization layer 15.
  • the substrate 11 is disposed on the lower surface 10 a side
  • the intermediate layer 12 is disposed on the upper surface 10 b side of the substrate 11.
  • the superconducting layer 13 is disposed on the upper surface 10 b side of the intermediate layer 12.
  • the protective layer 14 is disposed on the upper surface 10 b side of the superconducting layer 13.
  • the stabilization layer 15 is disposed on the outer periphery of the superconducting member 10.
  • the intermediate layer 12 is formed by performing sputtering, for example.
  • the superconducting layer 13 is formed, for example, by performing pulse laser deposition (PLD).
  • the protective layer 14 is formed by performing sputtering, for example.
  • the stabilization layer 15 is formed by performing electrolytic plating.
  • FIG. 8 is a schematic diagram in the cutting step S2.
  • the superconducting member 10 is cut by irradiating a laser LA.
  • a laser LA for example, infrared light is used for the laser LA.
  • the infrared light is light having a wavelength of 780 nm or more.
  • the wavelength of the laser LA is preferably 1.0 ⁇ m or more and 1.1 ⁇ m or less.
  • a specific example of the laser LA is a fiber laser having a wavelength of 1.064 ⁇ m.
  • the laser LA used in the cutting step S2 is not limited to this.
  • the output of the laser LA is, for example, 250 W or more and 2000 W or less.
  • the cutting speed by the laser LA is, for example, 10 m / min or more and 50 m / min or less.
  • the condition of the laser LA used in the cutting step S2 is not limited to this.
  • Laser LA is irradiated from the lower surface 10a side or the upper surface 10b side.
  • the superconducting member 10 is melted in the thickness direction from the irradiated portion of the laser LA, and is cut along the direction intersecting the lower surface 10a and the upper surface 10b.
  • the laser LA is scanned along the longitudinal direction of the superconducting member 10. Scanning with the laser LA is performed at a predetermined interval in the width direction of the superconducting member 10. The predetermined interval is appropriately selected according to the width of the superconducting wire 1 cut out from the superconducting member 10.
  • the irradiation position of the laser LA may be moved by conveying the superconducting member 10 along the longitudinal direction.
  • the cutting surface of the superconducting member 10 (the superconducting wire 1 according to the embodiment) is increased by increasing the cutting speed of the superconducting member 10 by laser LA irradiation or by reducing the flow rate of the shielding gas supplied to the vicinity of the laser LA irradiation site. Corresponding to the side surface 1c and the side surface 1d).
  • the arithmetic average line roughness (arithmetic average surface roughness) at the cut surface of the superconducting member 10 is determined by the cutting speed of the superconducting member 10 and the flow rate of the shielding gas supplied in the vicinity of the laser LA irradiation site. .
  • the stabilization layer 15 melted by the laser LA irradiation becomes more superconducting member 10.
  • the flow rate of the shielding gas supplied in the vicinity of the laser LA irradiation site is, for example, 40 L / min or less.
  • the flow rate of the shielding gas supplied to the vicinity of the laser LA irradiation site is preferably 30 L / min or less, and more preferably 20 L / min or less.
  • At least one of the arithmetic average line roughness (arithmetic average surface roughness) measured in the measurement region MR provided on the side surface 1c (side surface 1d) is 0.5 ⁇ m or more. ing. That is, the surface area of the side surface 1c (side surface 1d) of the superconducting wire 1 according to the embodiment is relatively large. Therefore, according to the superconducting wire 1 according to the embodiment, the heat dissipation efficiency can be improved.
  • the number of measurement regions MR provided on the side surface 1c (side surface 1d) is plural, and the arithmetic average line roughness (arithmetic average surface roughness) measured in each of the measurement regions MR.
  • the value obtained by dividing the sum of the above by the number of measurement regions MR is 0.5 ⁇ m or more, the heat dissipation efficiency of the superconducting wire 1 can be improved in the same manner.
  • the cutting speed is high, or the flow rate of the shield gas supplied to the laser LA irradiation site is small, so that the cut surface of the superconducting member 10 is roughened. Therefore, according to the manufacturing method of superconducting wire 1 according to the embodiment, superconducting wire 1 with improved heat dissipation efficiency can be obtained.
  • the cut surfaces of the superconducting member 10 are roughened as described above.
  • the side surface 1c and the side surface 1d of the superconducting wire 1 are roughened at the stage where the stabilizing layer 15 is not formed, when performing electroplating to form the stabilizing layer 15 covering the outer periphery of the superconducting wire 1, Electric field concentration occurs on the side surface 1c and the side surface 1d. As a result, the stabilization layer 15 may partially grow abnormally.
  • the stabilization layer 15 is formed in the preparation step S1 (that is, when the superconducting member 10 on which the stabilization layer 15 is formed is cut in the cutting step S2). ), It is not necessary to form the stabilization layer 15 after the side surface 1c and the side surface 1d are roughened. Therefore, in this case, partial abnormal formation of the stabilization layer 15 can be suppressed.
  • Sample 1 to Sample 4 four types of samples (Sample 1 to Sample 4) were cut from the superconducting member 10 by the cutting test.
  • the line widths of Sample 1 to Sample 4 were all 4 mm.
  • Sample 1 and sample 2 were cut from superconducting member 10 by irradiating with laser LA.
  • the laser LA irradiation condition for sample 1 was set so that the cutting speed was 20 m / min
  • the laser LA irradiation condition for sample 2 was set so that the cutting speed was 50 m / min.
  • Sample 3 and sample 4 were cut from the superconducting member 10 by machining. Sample 3 was cut at a cutting speed of 20 m / min, and sample 4 was cut at a cutting speed of 50 m / min.
  • the value obtained by dividing the sum of the arithmetic average line roughness in each measurement region MR by the number of measurement regions MR is 0.1 ⁇ m, and in each measurement region MR, A value obtained by dividing the total arithmetic average surface roughness by the number of measurement regions MR was 0.2 ⁇ m.
  • the value obtained by dividing the total arithmetic average line roughness in each measurement region MR by the number of measurement regions MR is 0.3 ⁇ m, and the total arithmetic average surface roughness in each measurement region MR.
  • the number of measurement regions MR was divided by the number of measurement regions MR to be 0.4 ⁇ m.

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Abstract

超電導線材は、下面と、上面と、側面とを有する。上面は、下面の反対側の面である。側面は、下面及び上面に連なる。この超電導線材は、基板と、基板の上面側に配置される中間層と、中間層の上面側に配置される超電導層とを備える。側面は、超電導線材の長手方向における側方に配置され、かつ、少なくとも１以上の測定領域を含む。測定領域において測定される算術平均線粗さの少なくとも１つは、０．５μｍ以上である。

Description

超電導線材及び超電導線材の製造方法
　本開示は、超電導線材及び超電導線材の製造方法に関する。本出願は、２０１８年６月５日に出願した日本特許出願である特願２０１８－１０７５１１号に基づく優先権を主張する。当該日本特許出願に記載された全ての記載内容は、参照によって本明細書に援用される。
　従来から、特許文献１（特開２００７－２８７６２９号公報）に記載の切断方法が知られている。特許文献１に記載の切断方法においては、第１に、超電導線材の準備が行われる。この超電導線材は、テープ状の基板と、基板の上に配置される中間薄膜層と、中間薄膜層の上に配置される酸化物超電導体により構成される超電導層と、超電導層の上に配置される表面保護層とを有している。特許文献２に記載の切断方法においては、上記の超電導線材の切断が行われる。この切断は、カッターバイトを用いて行われる。
　なお、レーザを用いて超電導線材の切断を行う方法として、特許文献２（特開２０１２－１５６０４７号公報）に記載の方法が従来から知られている。
特開２００７－２８７６２９号公報 特開２０１２－１５６０４７号公報
　本開示の一態様に係る超電導線材は、下面と、上面と、側面とを有する。上面は、下面の反対側の面である。側面は、下面及び上面に連なる。この超電導線材は、基板と、基板の上面側に配置される中間層と、中間層の上面側に配置される超電導層とを備えている。側面は、超電導線材の長手方向における側方に配置され、かつ、少なくとも１以上の測定領域を含む。測定領域において測定される算術平均線粗さの少なくとも１つは、０．５μｍ以上である。
　本開示の他の態様に係る超電導線材は、下面と、上面と、側面とを有する。下上面は、下面の反対側の面である。側面は、下面及び上面に連なる。この超電導線材は、基板と、基板の上面側に配置される中間層と、中間層の上面側に配置される超電導層とを備えている。側面は、超電導線材の長手方向における側方に配置され、かつ、少なくとも１以上の測定領域を含む。測定領域において測定される算術平均面粗さの少なくとも１つは、０．５μｍ以上である。
　本開示の一態様に係る超電導線材の製造方法は、下面と、下面の反対側の面である上面とを有する超電導部材を準備する工程と、超電導部材にレーザを照射することにより、超電導部材を下面及び上面に交差する方向に沿って切断する工程とを備えている。超電導部材は、基板と、基板の上面側に配置される中間層と、中間層の上面側に配置される超電導層とを有する。超電導部材の切断面は、少なくとも１以上の測定領域を含む。測定領域において測定される算術平均線粗さの少なくとも１つが０．５μｍ以上となるように、超電導部材の切断速度及びレーザの照射箇所に供給されるシールドガスの流量が決定される。
図１は、実施形態に係る超電導線材１の上面図である。 図２は、実施形態に係る超電導線材１の第１方向ＤＲ１に直交する断面図である。 図３は、実施形態に係る超電導線材１の側面１ｃ側からみた側面図である。 図４は、実施形態に係る超電導線材１の断面斜視図である。 図５は、実施形態に係る超電導線材１の製造方法を示す工程図である。 図６は、超電導部材１０の上面図である。 図７は、超電導部材１０の長手方向に直交する断面図である。 図８は、切断工程Ｓ２における模式図である。
　［本開示が解決しようとする課題］
　特許文献１に記載の切断方法のように、超電導線材を機械加工により切断する際には、切断面の表面粗さは小さいほうが好ましいとされる。しかしながら、本発明者らが見出した知見によると、切断面の表面粗さが小さい場合、切断面の表面積が低下し、切断面からの放熱効率が低下するおそれがある。その結果、例えば超電導線材に渦電流が発生した場合に、超電導線材の温度が過度に上昇してしまうおそれがある。
　本開示は、上記のような従来技術の問題点に鑑みてなされたものである。より具体的には、本開示は、放熱効率を改善することができる超電導線材及び超電導線材の製造方法を提供する。
　［本開示の効果］
　本開示の一態様に係る超電導線材及び超電導線材の製造方法によると、超電導線材の放熱効率を改善することができる。
　［本開示の実施形態の説明］
　まず、本開示の実施態様を列記して説明する。
　（１）一実施形態に係る超電導線材は、下面と、下面の反対側の面である上面と、下面及び上面に連なる側面とを有する。超電導線材は、基板と、基板の上面側に配置される中間層と、中間層の上面側に配置される超電導層とを備える。側面は、超電導線材の長手方向における側方に配置され、かつ、少なくとも１以上の測定領域を含む。測定領域において測定される算術平均線粗さの少なくとも１つは、０．５μｍ以上である。
　上記（１）の超電導線材においては、測定領域において測定される算術平均線粗さの少なくとも１つが０．５μｍ以上となっているため、側面の表面積が相対的に大きくなっている。したがって、上記（１）の超電導線材によると、超電導線材の放熱効率を改善することができる。
　（２）上記（１）の超電導線材において、測定領域の数は、複数であってもよい。測定領域の各々は、長手方向に沿って、２ｃｍの間隔で配置されていてもよい。測定領域の各々において測定される算術平均線粗さの合計を測定領域の数で除した値は、０．５μｍ以上であってもよい。
　上記（２）の超電導線材によると、超電導線材の放熱効率を改善することができる。
　（３）一実施形態に係る超電導線材は、下面と、下面の反対側の面である上面と、下面及び上面に連なる側面とを有する。超電導線材は、基板と、基板の上面側に配置される中間層と、中間層の上面側に配置される超電導層とを備える。側面は、超電導線材の長手方向における側方に配置され、かつ、少なくとも１以上の測定領域を含む。測定領域において測定される算術平均面粗さの少なくとも１つは、０．５μｍ以上である。
　上記（３）の超電導線材においては、測定領域において測定される算術平均面粗さの少なくとも１つが０．５μｍ以上となっているため、側面の表面積が相対的に大きくなっている。したがって、上記（３）の超電導線材によると、超電導線材の放熱効率を改善することができる。
　（４）上記（３）の超電導線材において、測定領域の数は、複数であってもよい。測定領域の各々は、長手方向に沿って、２ｃｍの間隔で配置されていてもよい。測定領域の各々において測定される算術平均線粗さの合計を測定領域の数で除した値は、０．５μｍ以上であってもよい。
　上記（４）の超電導線材によると、超電導線材の放熱効率を改善することができる。
　（５）一実施形態に係る超電導線材の製造方法は、下面と、下面の反対側の面である上面とを有する超電導部材を準備する工程と、超電導部材にレーザを照射することにより、超電導部材を下面及び上面に交差する方向に沿って切断する工程とを備える。超電導部材は、基板と、基板の上面側に配置される中間層と、中間層の上面側に配置される超電導層とを有する。超電導部材の切断面は、少なくとも１以上の測定領域を含む。測定領域において測定される算術平均線粗さの少なくとも１つが０．５μｍ以上となるように、超電導部材の切断速度及びレーザの照射箇所に供給されるシールドガスの流量が決定される。
　上記（５）の超電導線材の製造方法によると、放熱効率が改善された超電導線材を得ることができる。
　（６）上記（５）の超電導線材の製造方法において、超電導部材は、超電導層の上面側に配置される安定化層をさらに有していてもよく、切断する工程において、超電導部材の切断面の少なくとも一部は、安定化層により被覆されていてもよい。
　上記（６）の超電導線材の製造方法によると、安定化層の形成異常を抑制することができる。
　［本開示の実施形態の詳細］
　次に、本開示の実施形態の詳細を、図面を参照して説明する。なお、以下の図面においては、同一又は相当する部分に同一の符号を付し、重複する説明は繰り返さないものとする。
　（実施形態に係る超電導線材１の構成）
　以下に、実施形態に係る超電導線材１の構成を説明する。
　図１は、実施形態に係る超電導線材１の上面図である。図１に示すように、実施形態に係る超電導線材１は、帯状の形状を有している。以下において、実施形態に係る超電導線材１の長手方向を、第１方向ＤＲ１とする。
　図２は、実施形態に係る超電導線材１の第１方向ＤＲ１に直交する断面図である。図２に示すように、実施形態に係る超電導線材１は、下面１ａと、上面１ｂと、側面１ｃと、側面１ｄとを有している。上面１ｂは、下面１ａの反対側の面である。以下において、下面１ａから上面１ｂに向かう方向（すなわち、実施形態に係る超電導線材１の厚さ方向）を、第２方向ＤＲ２という。側面１ｃ及び側面１ｄは、下面１ａ及び上面１ｂに連なっており、かつ、第１方向ＤＲ１において側方に位置している。このことを別の観点からいえば、側面１ｃ及び側面１ｄは、第１方向ＤＲ１及び第２方向ＤＲ２の双方に直交する方向において（以下において、この方向を第３方向ＤＲ３という）対向するように配置されている。
　実施形態に係る超電導線材１は、基板１１と、中間層１２と、超電導層１３とを有している。実施形態に係る超電導線材１は、保護層１４と、安定化層１５とをさらに有していてもよい。
　基板１１は、実施形態に係る超電導線材１の下面１ａ側に配置されている。中間層１２は、基板１１の上面１ｂ側に配置されている。超電導層１３は、中間層１２の上面１ｂ側に配置されている。保護層１４は、超電導層１３の上面１ｂ側に配置されている。安定化層１５は、超電導線材１の外周に配置されている。なお、安定化層１５は、側面１ｃ及び側面１ｄの少なくとも一部を覆っていればよい。
　基板１１は、例えば、ステンレス鋼（ＳＵＳ）、銅（Ｃｕ）及びニッケル（Ｎｉ）の層が積層されたクラッド材で構成されている。中間層１２は、例えば安定化ジルコニア（ＹＳＺ）、酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）、酸化セリウム（ＣｅＯ２）等により構成されている。中間層１２を構成する材料の結晶配向は、基板１１を構成する材料の結晶配向に沿っていることが好ましい。
　超電導層１３は、例えば酸化物超電導体により構成されている。この酸化物超電導体の例は、ＲＥＢａＣｕ３Ｏ７－ｘ（ＲＥ：希土類元素）である。この希土類元素は、例えばイットリウム（Ｙ）、プラセオジウム（Ｐｒ）、ネオジム（Ｎｄ）、サマリウム（Ｓｍ）、ユウロビウム（Ｅｕ）、ガドリウム（Ｇｄ）、ホルミウム（Ｈｏ）、イッテルビウム（Ｙｂ）等である。超電導層１３を構成する材料の結晶配向は、中間層１２を構成する材料の結晶配向に沿っていることが好ましい。
　保護層１４は、例えば銀（Ａｇ）により構成されている。安定化層１５は、例えば、銅（Ｃｕ）により構成されている。保護層１４及び安定化層１５は、超電導層１３がクエンチ（超電導状態から常電導状態に移行する現象）した際に、超電導層１３に流れていた電流をバイパスさせる役割を果たす。
　図３は、実施形態に係る超電導線材１の側面１ｃ側からみた側面図である。図４は、実施形態に係る超電導線材１の断面斜視図である。図３及び図４に示すように、側面１ｃには、測定領域ＭＲが設けられている。なお、図示していないが、測定領域ＭＲは、側面１ｄにも同様に設けられている。測定領域ＭＲの数は、少なくとも１である。測定領域ＭＲの数は、複数であってもよい。測定領域ＭＲの数は、３又は１０であることが好ましい。但し、測定領域ＭＲの数は、これに限られるものではない。
　測定領域ＭＲの数が複数である場合、測定領域ＭＲの各々は、第１方向ＤＲ１に沿って配置されている。測定領域ＭＲの各々は、第１方向ＤＲ１において、間隔ＤＩＳを置いて配置されている。間隔ＤＩＳは、例えば２ｃｍである。但し、間隔ＤＩＳの値は、これに限られるものではない。
　測定領域ＭＲにおいて測定される算術平均線粗さの少なくとも１つは、０．５μｍ以上である。なお、測定領域ＭＲにおいて測定される算術平均線粗さの最大値は、２０μｍ以下であることが好ましい。測定領域ＭＲの数が複数である場合、好ましくは、測定領域ＭＲにおいて測定される算術平均線粗さの合計を測定領域ＭＲの数で除した値は、０．５μｍ以上である。なお、好ましくは、測定領域ＭＲにおいて測定される算術平均線粗さの合計を測定領域ＭＲの数で除した値は、２０μｍ以下である。
　測定領域ＭＲにおける算術平均線粗さは、以下の方法により測定される。測定領域ＭＲにおける算術平均線粗さの測定では、第１に、測定領域ＭＲにおいて、側面１ｃの粗さ曲線が取得される。粗さ曲線は、例えば、レーザ顕微鏡により測定される。粗さ曲線の測定における基準長さＬは、測定領域ＭＲ中において、第２方向ＤＲ２に沿って設定される。基準長さＬは、１００μｍとされる。
　測定領域ＭＲにおける算術平均線粗さの測定では、第２に、以下の式にしたがって計算が行われる。以上により、測定領域ＭＲにおける算術平均線粗さが得られることになる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　測定領域ＭＲにおいて測定される算術平均面粗さの少なくとも１つは、０．５μｍ以上である。なお、測定領域ＭＲにおいて測定される算術平均面粗さの最大値は、２０μｍ以下であることが好ましい。測定領域ＭＲの数が複数である場合、好ましくは、測定領域ＭＲにおいて測定される算術平均面粗さの合計を測定領域ＭＲの数で除した値は、０．５μｍ以上である。なお、好ましくは、測定領域ＭＲにおいて測定される算術平均面粗さの合計を測定領域ＭＲの数で除した値は、２０μｍ以下である。
　測定領域ＭＲにおける算術平均面粗さは、以下の方法により測定される。測定領域ＭＲにおける算術平均面粗さの測定では、第１に、測定領域ＭＲにおいて、側面１ｃの粗さ曲面が取得される。粗さ曲面は、例えばレーザ顕微鏡により測定される。粗さ曲面の測定における基準長さＬ１は測定領域ＭＲ中において第１方向ＤＲ１に沿って設定され、粗さ曲面の測定における基準長さＬ２は測定領域ＭＲ中において第２方向ＤＲ２に沿って設定される。基準長さＬ１及び基準長さＬ２は、１００μｍとされる。
　測定領域ＭＲにおける算術平均面粗さの測定では、第２に、以下の式にしたがって計算が行われる。以上により、測定領域ＭＲにおける算術平均面粗さが得られることになる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
　（実施形態に係る超電導線材１の製造方法）
　以下に、実施形態に係る超電導線材１の製造方法を説明する。
　図５は、実施形態に係る超電導線材１の製造方法を示す工程図である。図５に示すように、実施形態に係る超電導線材１の製造方法は、準備工程Ｓ１と、切断工程Ｓ２とを有している。準備工程Ｓ１においては、超電導部材１０の準備が行われる。切断工程Ｓ２においては、超電導部材１０の切断が行われる。
　図６は、超電導部材１０の上面図である。図６に示すように、超電導部材１０は、帯状の形状を有している。図７は、超電導部材１０の長手方向に直交する断面図である。図７に示すように、超電導部材１０は、下面１０ａと、上面１０ｂと、側面１０ｃと、側面１０ｄとを有している。
　超電導部材１０は、基板１１と、中間層１２と、超電導層１３と、保護層１４と、安定化層１５とを有している。基板１１は、下面１０ａ側に配置され、中間層１２は、基板１１の上面１０ｂ側に配置されている。超電導層１３は、中間層１２の上面１０ｂ側に配置されている。保護層１４は、超電導層１３の上面１０ｂ側に配置されている。安定化層１５は、超電導部材１０の外周に配置されている。
　中間層１２は、例えばスパッタリングを行うことにより形成される。超電導層１３は、例えば、パルスレーザデポジション（ＰＬＤ）を行うことにより形成される。保護層１４は、例えば、スパッタリングを行うことにより形成される。安定化層１５は、電解めっきを行うことにより形成される。
　図８は、切断工程Ｓ２における模式図である。図８に示すように、超電導部材１０の切断は、レーザＬＡを照射することにより行われる。レーザＬＡには、例えば赤外光が用いられる。ここで、赤外光とは、波長が７８０ｎｍ以上の光である。レーザＬＡの波長は、好ましくは、１．０μｍ以上１．１μｍ以下である。レーザＬＡの具体例は、波長１．０６４μｍのファイバーレーザである。但し、切断工程Ｓ２に用いられるレーザＬＡは、これに限られるものではない。レーザＬＡの出力は、例えば２５０Ｗ以上２０００Ｗ以下である。レーザＬＡによる切断速度は、例えば１０ｍ／ｍｉｎ以上５０ｍ／ｍｉｎ以下である。但し、切断工程Ｓ２に用いられるレーザＬＡの条件はこれに限られるものではない。
　レーザＬＡは、下面１０ａ側又は上面１０ｂ側から照射される。これにより、超電導部材１０は、レーザＬＡの照射箇所から厚さ方向に沿って溶融し、下面１０ａ及び上面１０ｂに交差する方向に沿って切断されることになる。レーザＬＡは、超電導部材１０の長手方向に沿って走査される。レーザＬＡの走査は、超電導部材１０の幅方向において所定の間隔を置いて行われる。所定の間隔は、超電導部材１０から切り出される超電導線材１の幅に合わせて適宜選択される。レーザＬＡの照射位置は、超電導部材１０を長手方向に沿って搬送することによって移動させてもよい。
　レーザＬＡの照射による超電導部材１０の切断速度が速くなるほど、又はレーザＬＡの照射箇所付近に供給されるシールドガスの流量が少なくなるほど、レーザＬＡが照射されることにより溶融した超電導部材１０がレーザＬＡの照射位置から吹き飛ばされ難い。すなわち、レーザＬＡの照射による超電導部材１０の切断速度を速くする又はレーザＬＡの照射箇所付近に供給されるシールドガスの流量を減らすことにより、超電導部材１０の切断面（実施形態に係る超電導線材１の側面１ｃ及び側面１ｄに相当する）が、荒らげられる。このように、超電導部材１０の切断速度及びレーザＬＡの照射箇所付近に供給されるシールドガスの流量により、超電導部材１０の切断面における算術平均線粗さ（算術平均面粗さ）が決定される。レーザＬＡの照射による超電導部材１０の切断速度が速くなるほど、又はレーザＬＡの照射箇所付近に供給されるシールドガスの流量が少なくなるほど、レーザＬＡの照射により溶融した安定化層１５は、超電導部材１０の切断面（実施形態に係る超電導線材１の側面１ｃ及び側面１ｄに相当する）に付着しやすい。そのため、切断工程Ｓ２において、超電導部材１０の切断面の少なくとも一部は、安定化層１５により覆われる。レーザＬＡの照射箇所付近に供給されるシールドガスの流量は、例えば４０Ｌ／ｍｉｎ以下である。レーザＬＡの照射箇所付近に供給されるシールドガスの流量は、３０Ｌ／ｍｉｎ以下が好ましく、２０Ｌ／ｍｉｎ以下がさらに好ましい。
　（実施形態に係る超電導線材１及びその製造方法の効果）
　以下に、実施形態に係る超電導線材１及びその製造方法の効果を説明する。
　実施形態に係る超電導線材１においては、側面１ｃ（側面１ｄ）に設けられた測定領域ＭＲにおいて測定される算術平均線粗さ（算術平均面粗さ）の少なくとも１つが、０．５μｍ以上となっている。すなわち、実施形態に係る超電導線材１の側面１ｃ（側面１ｄ）の表面積は、相対的に大きくなっている。そのため、実施形態に係る超電導線材１によると、放熱効率を改善することができる。
　実施形態に係る超電導線材１において、側面１ｃ（側面１ｄ）に設けられた測定領域ＭＲの数が複数であり、かつ、測定領域ＭＲの各々において測定される算術平均線粗さ（算術平均面粗さ）の合計を測定領域ＭＲの数で除した値が０．５μｍ以上である場合も、同様に、超電導線材１の放熱効率を改善することができる。
　実施形態に係る超電導線材１の製造方法においては、切断速度が速い、又はレーザＬＡの照射箇所に供給されるシールドガスの流量が少ないため、超電導部材１０の切断面が荒らげられる。そのため、実施形態に係る超電導線材１の製造方法によると、放熱効率が改善された超電導線材１を得ることができる。
　実施形態に係る超電導線材１の製造方法によると、上記のとおり、超電導部材１０の切断面（超電導線材１の側面１ｃ及び側面１ｄに相当）が荒らげられる。安定化層１５が形成されていない段階で超電導線材１の側面１ｃ及び側面１ｄが荒らげられてしまうと、超電導線材１の外周を覆う安定化層１５を形成するために電解めっきを行う際に、側面１ｃ及び側面１ｄ上において電界集中が起こる。その結果、安定化層１５が部分的に異常成長してしまうおそれがある。
　他方で、実施形態に係る超電導線材１の製造方法において、安定化層１５が準備工程Ｓ１で形成される場合（すなわち、安定化層１５が形成された超電導部材１０を切断工程Ｓ２において切断する場合）には、側面１ｃ及び側面１ｄが荒らげられた後に安定化層１５を形成する必要がない。そのため、この場合には、安定化層１５の部分的な異常形成を抑制することができる。
　（切断試験）
　以下に、実施形態に係る超電導線材１の製造方法の効果を確認するために行った切断試験を説明する。
　＜試料＞
　表１に示すように、切断試験により、４種類の試料（試料１～試料４）が超電導部材１０から切り出された。試料１～試料４の線幅は、いずれも４ｍｍとされた。試料１及び試料２は、レーザＬＡを照射することにより超電導部材１０から切断された。試料１に対するレーザＬＡの照射条件は切断速度が２０ｍ／ｍｉｎとなるように設定され、試料２に対するレーザＬＡの照射条件は切断速度が５０ｍ／ｍｉｎとなるように設定された。試料３及び試料４は、機械加工により超電導部材１０から切断された。試料３は２０ｍ／ｍｉｎの切断速度で切断され、試料４は５０ｍ／ｍｉｎの切断速度で切断された。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
　＜表面粗さ測定結果＞
　表２に示すように、試料１の切断面では、各々の測定領域ＭＲにおける算術平均線粗さの合計を測定領域ＭＲの数で除した値は０．６μｍであり、各々の測定領域ＭＲにおける算術平均面粗さの合計を測定領域ＭＲの数で除した値は０．８μｍであった。試料２の切断面では、各々の測定領域ＭＲにおける算術平均線粗さの合計を測定領域ＭＲの数で除した値は、１．５μｍであり、各々の測定領域ＭＲにおける算術平均面粗さの合計を測定領域ＭＲの数で除した値は、２．３μｍであった。
　表２に示すように、試料３の切断面では、各々の測定領域ＭＲにおける算術平均線粗さの合計を測定領域ＭＲの数で除した値は０．１μｍであり、各々の測定領域ＭＲにおける算術平均面粗さの合計を測定領域ＭＲの数で除した値は０．２μｍであった。試料４の切断面では、各々の測定領域ＭＲにおける算術平均線粗さの合計を測定領域ＭＲの数で除した値は０．３μｍであり、各々の測定領域ＭＲにおける算術平均面粗さの合計を測定領域ＭＲの数で除した値は０．４μｍであった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
　このような試験結果から、実施形態に係る超電導線材１及びその製造方法によると、側面１ｃ及び側面１ｄにおける表面粗さ（算術平均線粗さ及び算術平均面粗さ）を大きくすることにより、側面１ｃ及び側面１ｄからの放熱効率を改善可能であることが、実験的にも示された。
　今回開示された実施の形態は全ての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態ではなく請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味、及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
　１　超電導線材、１ａ　下面、１ｂ　上面、１ｃ，１ｄ　側面、１０　超電導部材、１０ａ　下面、１０ｂ　上面、１０ｃ，１０ｄ　側面、１１　基板、１２　中間層、１３　超電導層、１４　保護層、１５　安定化層、ＤＩＳ　間隔、ＤＲ１　第１方向、ＤＲ２　第２方向、ＤＲ３　第３方向、Ｌ，Ｌ１，Ｌ２　基準長さ、ＬＡ　レーザ、ＭＲ　測定領域、Ｓ１　準備工程、Ｓ２　切断工程。

Claims (6)

  1. 　下面と、前記下面の反対側の面である上面と、前記下面及び前記上面に連なる側面とを有する超電導線材であって、
    　前記超電導線材は、
    　基板と、
    　前記基板の前記上面側に配置される中間層と、
    　前記中間層の前記上面側に配置される超電導層とを備え、
    　前記側面は、前記超電導線材の長手方向における側方に配置され、かつ、少なくとも１以上の測定領域を含み、
    　前記測定領域において測定される算術平均線粗さの少なくとも１つは、０．５μｍ以上である、超電導線材。
  2. 　前記測定領域の数は、複数であり、
    　前記測定領域の各々は、前記長手方向に沿って２ｃｍの間隔で配置され、
    　前記測定領域の各々において測定される算術平均線粗さの合計を前記測定領域の数で除した値は、０．５μｍ以上である、請求項１に記載の超電導線材。
  3. 　下面と、前記下面の反対側の面である上面と、前記下面及び前記上面に連なる側面とを有する超電導線材であって、
    　前記超電導線材は、
    　基板と、
    　前記基板の前記上面側に配置される中間層と、
    　前記中間層の前記上面側に配置される超電導層とを備え、
    　前記側面は、前記超電導線材の長手方向における側方に配置され、かつ、少なくとも１以上の測定領域を含み、
    　前記測定領域において測定される算術平均面粗さの少なくとも１つは、０．５μｍ以上である、超電導線材。
  4. 　前記測定領域の数は、複数であり、
    　前記測定領域の各々は、前記長手方向に沿って２ｃｍの間隔で配置され、
    　前記測定領域の各々において測定される算術平均面粗さの合計を前記測定領域の数で除した値は、０．５μｍ以上である、請求項３に記載の超電導線材。
  5. 　下面と、前記下面の反対側の面である上面とを有する超電導部材を準備する工程と、
    　前記超電導部材にレーザを照射することにより、前記超電導部材を前記下面及前記上面に交差する方向に沿って切断する工程とを備え、
    　前記超電導部材は、基板と、前記基板の前記上面側に配置される中間層と、前記中間層の前記上面側に配置される超電導層とを有し、
    　前記超電導部材の切断面は、少なくとも１以上の測定領域を含み、
    　前記測定領域において測定される算術平均線粗さの少なくとも１つが０．５μｍ以上となるように、前記超電導部材の切断速度及び前記レーザの照射箇所に供給されるシールドガスの流量が決定される、超電導線材の製造方法。
  6. 　前記超電導部材は、前記超電導層の前記上面側に配置される安定化層をさらに有し、
    　前記切断する工程において、前記超電導部材の切断面の少なくとも一部は、前記安定化層により被覆される、請求項５に記載の超電導線材の製造方法。
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