JP2505802B2 - セラミックス系超電導材の接続方法 - Google Patents
セラミックス系超電導材の接続方法Info
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- JP2505802B2 JP2505802B2 JP62089632A JP8963287A JP2505802B2 JP 2505802 B2 JP2505802 B2 JP 2505802B2 JP 62089632 A JP62089632 A JP 62089632A JP 8963287 A JP8963287 A JP 8963287A JP 2505802 B2 JP2505802 B2 JP 2505802B2
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- ceramic
- superconducting material
- perovskite structure
- superconducting
- bonding material
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- Ceramic Products (AREA)
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、セラミックス系超電導材の接続方法に関
するもので、特に、セラミックス系超電導材を使用した
ケーブルや素子等の接続に適用できる、セラミックス系
超電導材の接続方法に関するものである。
するもので、特に、セラミックス系超電導材を使用した
ケーブルや素子等の接続に適用できる、セラミックス系
超電導材の接続方法に関するものである。
［従来の技術］ 従来、超電導材としては、NbTiやNb3Snなどの金属系
のものが、既に実用化されている。そして、このような
金属系の超電導材を接続する場合には、たとえばはんだ
付けをすることが行なわれていた。
のものが、既に実用化されている。そして、このような
金属系の超電導材を接続する場合には、たとえばはんだ
付けをすることが行なわれていた。
［発明が解決しようとする問題点］ ところで、最近、超電導材として、上述した金属系の
ものに加えて、セラミックス系のものが、超電導現象を
示す臨界温度を高くできる点で脚光を浴びつつある。こ
のようなセラミックス系超電導材としては、たとえば層
状ペロブスカイト型またはその類似の結晶構造を有する
ものが知られており、たとえば、（La,Sr）2CuO4、また
は（La,Ba）2Cu4のようなセラミックス系の酸化物超電
導材については、超電導現象を示す臨界温度として、30
K以上を記録している。また、たとえば、Ｙ−Ba−Cu−
Ｏ系の超電導材にあっては、90K以上の臨界温度を示す
ことが実証されている。
ものに加えて、セラミックス系のものが、超電導現象を
示す臨界温度を高くできる点で脚光を浴びつつある。こ
のようなセラミックス系超電導材としては、たとえば層
状ペロブスカイト型またはその類似の結晶構造を有する
ものが知られており、たとえば、（La,Sr）2CuO4、また
は（La,Ba）2Cu4のようなセラミックス系の酸化物超電
導材については、超電導現象を示す臨界温度として、30
K以上を記録している。また、たとえば、Ｙ−Ba−Cu−
Ｏ系の超電導材にあっては、90K以上の臨界温度を示す
ことが実証されている。
しかしながら、セラミックス系超電導材を実用化する
場面においては、セラミックス系超電導材を接続する必
要が生じてくる。たとえば、セラミックス系超電導材を
使用したケーブルは、長距離にわたって配線しようとす
る場合には、ケーブル相互の接続が必須であり、また、
セラミックス系超電導材を使用した素子においても、た
とえば素子相互の接続が必要になる場合がある。
場面においては、セラミックス系超電導材を接続する必
要が生じてくる。たとえば、セラミックス系超電導材を
使用したケーブルは、長距離にわたって配線しようとす
る場合には、ケーブル相互の接続が必須であり、また、
セラミックス系超電導材を使用した素子においても、た
とえば素子相互の接続が必要になる場合がある。
しかしながら、セラミックス系超電導材の接続におい
て、従来の金属系超電導材と同様に、はんだ付け等を適
用することは、たとえば濡れ性等の点で、困難である
か、または不可能である。また、セラミックス材料と金
属との熱膨張率の差により、たとえはんだ付けの実施に
より接続が達成されたとしても、ヒートショックにより
容易に接続部が破壊されてしまうことが考えられる。
て、従来の金属系超電導材と同様に、はんだ付け等を適
用することは、たとえば濡れ性等の点で、困難である
か、または不可能である。また、セラミックス材料と金
属との熱膨張率の差により、たとえはんだ付けの実施に
より接続が達成されたとしても、ヒートショックにより
容易に接続部が破壊されてしまうことが考えられる。
このように、現状では、セラミックス系超電導材の接
続方法に対しては、未だ未検討の状態である。
続方法に対しては、未だ未検討の状態である。
そこで、この発明は、上述したような高い臨界温度を
示すことが実証されているペロブスカイト構造または疑
似ペロブスカイト構造を呈するセラミックス系超電導材
を有利に接続するための方法を提供しようとするもので
ある。
示すことが実証されているペロブスカイト構造または疑
似ペロブスカイト構造を呈するセラミックス系超電導材
を有利に接続するための方法を提供しようとするもので
ある。
［問題点を解決するための手段］ この発明は、上述した技術的課題を解決するために、
加水分解・脱水縮合反応により、ペロブスカイト構造ま
たは疑似ペロブスカイト構造を呈するセラミックス系超
電導物質になり得る、金属アルコキシドまたは金属アー
ト錯体を含む混合溶液を接続部に付与して、ゾル−ゲル
法によってセラミックス系接合材を形成することを特徴
とするものである。
加水分解・脱水縮合反応により、ペロブスカイト構造ま
たは疑似ペロブスカイト構造を呈するセラミックス系超
電導物質になり得る、金属アルコキシドまたは金属アー
ト錯体を含む混合溶液を接続部に付与して、ゾル−ゲル
法によってセラミックス系接合材を形成することを特徴
とするものである。
なお、ペロブスカイト構造または疑似ペロブスカイト
構造を呈するセラミックス系超電導材としては、たとえ
ば、Ｙ−Ba−Cu−Ｏ系のものに代表されるが、一般に、
一般式AaBbCc（a,b,cは、A,B,Cの各組成比を示す数であ
る。）で表わされる組成を有するものがある。ここにお
いて、Ａは、周期律表I a、II a、III a族元素からなる
グループから選ばれた少なくとも１種、Ｂは、周期率表
I b、II b、III b族元素からなるグループから選ばれた
少なくとも１種、Ｃは、酸素、炭素、窒素、フッ素、イ
オウからなるグループから選ばれた少なくとも１種であ
る。このような組成のうち、Ａは、周期律表I a、II
a、III a族元素からなるグループから選ばれた２種以上
の元素とするのがさらに好ましい。また、Ｂは、少なく
とも銅を含むようにされ、Ｃは、少なくとも酸素を含よ
うにされるのが好ましい。さらに、前述の一般式AaBbCc
において、 ａ×（Ａの平均原子価）＋ｂ×（Ｂの平均原子価） ＝ｃ×（Ｃの平均原子価） の関係が成り立つようにされるのが好ましい。
構造を呈するセラミックス系超電導材としては、たとえ
ば、Ｙ−Ba−Cu−Ｏ系のものに代表されるが、一般に、
一般式AaBbCc（a,b,cは、A,B,Cの各組成比を示す数であ
る。）で表わされる組成を有するものがある。ここにお
いて、Ａは、周期律表I a、II a、III a族元素からなる
グループから選ばれた少なくとも１種、Ｂは、周期率表
I b、II b、III b族元素からなるグループから選ばれた
少なくとも１種、Ｃは、酸素、炭素、窒素、フッ素、イ
オウからなるグループから選ばれた少なくとも１種であ
る。このような組成のうち、Ａは、周期律表I a、II
a、III a族元素からなるグループから選ばれた２種以上
の元素とするのがさらに好ましい。また、Ｂは、少なく
とも銅を含むようにされ、Ｃは、少なくとも酸素を含よ
うにされるのが好ましい。さらに、前述の一般式AaBbCc
において、 ａ×（Ａの平均原子価）＋ｂ×（Ｂの平均原子価） ＝ｃ×（Ｃの平均原子価） の関係が成り立つようにされるのが好ましい。
なお、上記周期律表I a族元素としては、H,Li,Na,K,R
b,Cs,Frが挙げられる。また、周期律表II a族元素とし
ては、Be,Mg,Ca,Sr,Ba,Raが挙げられる。また、周期律
表III a族元素としては、Sc,Y,La,Ce,Pr,Nd,Pm,Sm,Eu,G
d,Tb,Dy,Ho,Er,Tm,Yb,Lu,Ac,Th,Pa,U,Np,Pu,Am,Cm,Bk,C
f,Es,Fm,Md,No,Lrが挙げられる。
b,Cs,Frが挙げられる。また、周期律表II a族元素とし
ては、Be,Mg,Ca,Sr,Ba,Raが挙げられる。また、周期律
表III a族元素としては、Sc,Y,La,Ce,Pr,Nd,Pm,Sm,Eu,G
d,Tb,Dy,Ho,Er,Tm,Yb,Lu,Ac,Th,Pa,U,Np,Pu,Am,Cm,Bk,C
f,Es,Fm,Md,No,Lrが挙げられる。
また、周期律表I b族元素としては、Cu,Ag,Auが挙げ
られる。また、周期律表II b族元素としては、Zn,Cd,Hg
が挙げられる。また、周期律表III b族元素としては、
B,Al,Ga,In,Tlが挙げられる。
られる。また、周期律表II b族元素としては、Zn,Cd,Hg
が挙げられる。また、周期律表III b族元素としては、
B,Al,Ga,In,Tlが挙げられる。
なお、この発明において、「疑似ペロブスカイト構
造」とは、厳密には「ペロブスカイト構造」ではない
が、広義において、「ペロブスカイト構造」の範疇に入
るものを意味している。
造」とは、厳密には「ペロブスカイト構造」ではない
が、広義において、「ペロブスカイト構造」の範疇に入
るものを意味している。
また、接続部を構成するために、上記のような混合溶
液から形成されるセラミックス系接合材は、その100％
が超電動物質とならなくてもよいことを指摘しておく。
液から形成されるセラミックス系接合材は、その100％
が超電動物質とならなくてもよいことを指摘しておく。
なお、好ましくは、セラミックス系超電導材とセラミ
ックス系接合材とは、同一またはほぼ同一組成に選ばれ
る。
ックス系接合材とは、同一またはほぼ同一組成に選ばれ
る。
［発明の作用および効果］ この発明によれば、まず、所定の混合溶液を付与し
て、ゾル−ゲル法によって接続部に接合材を形成するた
め、それが流動可能状態にある時点を利用して、既に形
状のあるセラミックス系超電導材を、いわゆる「接着
剤」で接着するかのごとく、容易に接続することができ
る。また、このようなセラミックス系接合材は、その一
部または全部が、超電導物質となり得るので、セラミッ
クス系超電導材の接続部においても、また、多かれ少な
かれ超電導性を示すことになり、接続部の存在による電
気的特性の低下を防止することができる。
て、ゾル−ゲル法によって接続部に接合材を形成するた
め、それが流動可能状態にある時点を利用して、既に形
状のあるセラミックス系超電導材を、いわゆる「接着
剤」で接着するかのごとく、容易に接続することができ
る。また、このようなセラミックス系接合材は、その一
部または全部が、超電導物質となり得るので、セラミッ
クス系超電導材の接続部においても、また、多かれ少な
かれ超電導性を示すことになり、接続部の存在による電
気的特性の低下を防止することができる。
また、セラミックス系接合材を形成するためのゾル−
ゲル法は、それほど高温でなくてもセラミック化が可能
であるので、接続のための作業が容易である。たとえ
ば、セラミックス系超電導材を使用したケーブルを接続
する場合、現地においてでも、容易に接続作業を進める
ことができる。また、セラミックス系超電導材を使用し
た素子にあっては、その組み込み後においても、接続を
行なうことも可能にする。
ゲル法は、それほど高温でなくてもセラミック化が可能
であるので、接続のための作業が容易である。たとえ
ば、セラミックス系超電導材を使用したケーブルを接続
する場合、現地においてでも、容易に接続作業を進める
ことができる。また、セラミックス系超電導材を使用し
た素子にあっては、その組み込み後においても、接続を
行なうことも可能にする。
さらに、注目すべきは、接続されるべき超電導材とこ
れを接続すべき接合材とは、ともに、セラミックス系材
料であることである。したがって、これら両者の間での
熱膨張率の差は、全くないか、たとえあるとしても少な
く、したがって、ヒートショックに対して強く、信頼性
の高い接続部を得ることができる。
れを接続すべき接合材とは、ともに、セラミックス系材
料であることである。したがって、これら両者の間での
熱膨張率の差は、全くないか、たとえあるとしても少な
く、したがって、ヒートショックに対して強く、信頼性
の高い接続部を得ることができる。
特に、接続されるべきセラミックス系超電導材とこれ
を接続すべきセラミックス系接合材とが、同一またはほ
ぼ同一組成に選ばれると、上述した熱膨張率の差が全く
なくなるかほとんどなくなり、より高い信頼性をもつ接
続部を得ることができる。
を接続すべきセラミックス系接合材とが、同一またはほ
ぼ同一組成に選ばれると、上述した熱膨張率の差が全く
なくなるかほとんどなくなり、より高い信頼性をもつ接
続部を得ることができる。
［実施例］ 第１図に示すように、臨界温度90KのYBa2Cu3O7のセラ
ミックス系超電導材からなるシート状部材１および２
を、一部互いに重ね合わせた。
ミックス系超電導材からなるシート状部材１および２
を、一部互いに重ね合わせた。
次に、イソプロパノールに金属バリウムを加え、温度
83℃で還流を行なうことによってバリウムのアルコキシ
ドであるBa（Ｏ−ｉ−C3H7）２を作製した。同様に、イ
ットリウムのアルコキシドとしてＹ（Ｏ−ｉ−C3H7）３
を作製した。これらアルコキシドを混合し、さらに、こ
の混合したものに、銅アセチルアセトナートを含むアセ
チルアセトン溶液を加え、温度83℃で還流を行ないつ
つ、攪拌混合した。その後、加水分解を起こさせるため
に、この混合溶液に、アルコールで希釈した水を加え
た。このとき、沈澱が生じないように、解膠剤として酢
酸を加えた。
83℃で還流を行なうことによってバリウムのアルコキシ
ドであるBa（Ｏ−ｉ−C3H7）２を作製した。同様に、イ
ットリウムのアルコキシドとしてＹ（Ｏ−ｉ−C3H7）３
を作製した。これらアルコキシドを混合し、さらに、こ
の混合したものに、銅アセチルアセトナートを含むアセ
チルアセトン溶液を加え、温度83℃で還流を行ないつ
つ、攪拌混合した。その後、加水分解を起こさせるため
に、この混合溶液に、アルコールで希釈した水を加え
た。このとき、沈澱が生じないように、解膠剤として酢
酸を加えた。
このようにして得られたY,Ba,Cuのアルコキシドまた
はアート錯体を混合したゾル溶液を、第１図に示したシ
ート状部材１および２の重ね合わせ部分を接続するため
の接合材３として用いた。すなわち、シート状部材１お
よび２の重ね合わせ部分にこのような接合材３を塗布
し、重ね合わせ状態を固定したまま、接合材３を、温度
600℃に加熱して、これを最終的にセラミック化して、
接続を完了した。
はアート錯体を混合したゾル溶液を、第１図に示したシ
ート状部材１および２の重ね合わせ部分を接続するため
の接合材３として用いた。すなわち、シート状部材１お
よび２の重ね合わせ部分にこのような接合材３を塗布
し、重ね合わせ状態を固定したまま、接合材３を、温度
600℃に加熱して、これを最終的にセラミック化して、
接続を完了した。
このようにして接続された２つのシート状部材１およ
び２は、全体として、超電導特性を完全に維持してい
た。このことは、接合材３においても、超電導性を呈し
ていることを示すものである。また、温度77K（液体窒
素温度）と室温との間でのヒートサイクル試験を行なっ
たが、接合材３による接続部には、異常が見られなかっ
た。
び２は、全体として、超電導特性を完全に維持してい
た。このことは、接合材３においても、超電導性を呈し
ていることを示すものである。また、温度77K（液体窒
素温度）と室温との間でのヒートサイクル試験を行なっ
たが、接合材３による接続部には、異常が見られなかっ
た。
第１図は、この発明の一実施例を適用して得られた接続
部を示す。 図において、1,2はシート状部材（セラミックス系超電
導材）、３は接合材である。
部を示す。 図において、1,2はシート状部材（セラミックス系超電
導材）、３は接合材である。
Claims (2)
- 【請求項１】ペロブスカイト構造または疑似ペロブスカ
イト構造を呈する超電導材を接続する方法において、 加水分解・脱水縮合反応により、ペロブスカイト構造ま
たは疑似ペロブスカイト構造を呈するセラミックス系超
電導物質になり得る、金属アルコキシドまたは金属アー
ト錯体を含む混合溶液を接続部に付与して、ゾル−ゲル
法によってセラミックス系接合材を形成することを特徴
とする、セラミックス系超電導材の接続方法。 - 【請求項２】前記セラミックス系超電導材と前記セラミ
ックス系接合材とは、同一またはほぼ同一組成である、
特許請求の範囲第１項記載のセラミックス系超電導材の
接続方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62089632A JP2505802B2 (ja) | 1987-04-10 | 1987-04-10 | セラミックス系超電導材の接続方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62089632A JP2505802B2 (ja) | 1987-04-10 | 1987-04-10 | セラミックス系超電導材の接続方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63256574A JPS63256574A (ja) | 1988-10-24 |
| JP2505802B2 true JP2505802B2 (ja) | 1996-06-12 |
Family
ID=13976140
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62089632A Expired - Lifetime JP2505802B2 (ja) | 1987-04-10 | 1987-04-10 | セラミックス系超電導材の接続方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2505802B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01103965A (ja) * | 1987-10-16 | 1989-04-21 | Nikkiso Co Ltd | 超伝導材の接合方法 |
| US5198269A (en) * | 1989-04-24 | 1993-03-30 | Battelle Memorial Institute | Process for making sol-gel deposited ferroelectric thin films insensitive to their substrates |
| JPH02296778A (ja) * | 1989-05-12 | 1990-12-07 | Ngk Insulators Ltd | セラミック超電導体の製法 |
| JP2806390B2 (ja) * | 1989-05-17 | 1998-09-30 | 同和鉱業株式会社 | 超電導体の接合方法 |
| US5516388A (en) * | 1994-09-11 | 1996-05-14 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Sol-gel bonding |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63252974A (ja) * | 1987-04-08 | 1988-10-20 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 超電導体の接続方法 |
-
1987
- 1987-04-10 JP JP62089632A patent/JP2505802B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63256574A (ja) | 1988-10-24 |
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