JPH01157452A - 繊維強化超電導体 - Google Patents
繊維強化超電導体Info
- Publication number
- JPH01157452A JPH01157452A JP62314363A JP31436387A JPH01157452A JP H01157452 A JPH01157452 A JP H01157452A JP 62314363 A JP62314363 A JP 62314363A JP 31436387 A JP31436387 A JP 31436387A JP H01157452 A JPH01157452 A JP H01157452A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fiber
- oxide superconductor
- superconductor
- fine
- oxygen
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
- Y02E40/60—Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment
Landscapes
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
- Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (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】
［発明の目的］
（産業上の利用分野）
本発明は、酸化物超電導体に係り、特に機械的強度に優
れた酸化物超電導体に関する。
れた酸化物超電導体に関する。
（従来の技術）
近年、Ｂａ−Ｌａ−Ｃｕ−０系の層状ペロブスカイト型
の酸化物が高い臨界温度を有する可能性のあることが発
表されて以来、各所で酸化物超電導体の研究が行われて
いる（Ｚ、Ｐｈｙｓ、Ｂ Ｃｏｎｄｅｎｓｅｄ Ｍａｔ
ｔｅｒ６４、１８９−１９３（１９８６））。その中で
もｌ／−Ｂａ−Ｃｕ−０系で代表される酸素欠陥を有す
る欠陥ペロブスカイト型（ＬｎＢａ２Ｃｕ３Ｏ−ｔ−δ
型）（δハ酸素欠陥ヲ表ワＬ１通常１以下、Ｌｎは、Ｙ
、 Ｌａ、 Ｓｃ、 Ｎｄ、 Ｓｍ、 Ｅｕ１Ｇｄ。
の酸化物が高い臨界温度を有する可能性のあることが発
表されて以来、各所で酸化物超電導体の研究が行われて
いる（Ｚ、Ｐｈｙｓ、Ｂ Ｃｏｎｄｅｎｓｅｄ Ｍａｔ
ｔｅｒ６４、１８９−１９３（１９８６））。その中で
もｌ／−Ｂａ−Ｃｕ−０系で代表される酸素欠陥を有す
る欠陥ペロブスカイト型（ＬｎＢａ２Ｃｕ３Ｏ−ｔ−δ
型）（δハ酸素欠陥ヲ表ワＬ１通常１以下、Ｌｎは、Ｙ
、 Ｌａ、 Ｓｃ、 Ｎｄ、 Ｓｍ、 Ｅｕ１Ｇｄ。
Ｄｙ１Ｎｏ、［ｒ、 ｒｍ、 ｙｂ、ｉよび［Ｕから選
ばれた少なくとも１種の元素、Ｂａの一部はＳｒ￥？で
置換可能）の酸化物超電導体は、臨界温疫が９０に以上
と液体窒素以上の高い温度を示すため非常に有望な材料
として注目されティる（ Ｐｈｙｓ、 Ｒｅｖ、 Ｌｅ
ｔｔ、Ｖｏｌ、５８Ｎｏ、 ９．９０８−９１０）。
ばれた少なくとも１種の元素、Ｂａの一部はＳｒ￥？で
置換可能）の酸化物超電導体は、臨界温疫が９０に以上
と液体窒素以上の高い温度を示すため非常に有望な材料
として注目されティる（ Ｐｈｙｓ、 Ｒｅｖ、 Ｌｅ
ｔｔ、Ｖｏｌ、５８Ｎｏ、 ９．９０８−９１０）。
しかしながら、この酸化物超電導体は結晶性の酸化物で
あって機械的応力に対して弱く、一定値以上歪むと超電
導特性が低下または消滅する。このため、従来の酸化物
超電導体を用いた５！）電部材では、用途によっては実
用的な機械的強度、たとえば引張り強度や曲げ強度を得
ることが困難であり、使用時において所望の電流密度を
得ることが困難であるという問題があった。
あって機械的応力に対して弱く、一定値以上歪むと超電
導特性が低下または消滅する。このため、従来の酸化物
超電導体を用いた５！）電部材では、用途によっては実
用的な機械的強度、たとえば引張り強度や曲げ強度を得
ることが困難であり、使用時において所望の電流密度を
得ることが困難であるという問題があった。
（発明が解決しようとする問題点）
このように、従来の酸化物超電導体を用いた導電部材は
、用途によっては別械的強度が不充分であるという問題
があった。
、用途によっては別械的強度が不充分であるという問題
があった。
本発明は、かかる従来の難点を解消すべくなされたもの
で、酸化物超電導体を用い、実用上充分な機械的強度を
有するｍＭ強化超電導体を提供することを目的としてい
る。
で、酸化物超電導体を用い、実用上充分な機械的強度を
有するｍＭ強化超電導体を提供することを目的としてい
る。
［発明の構成］
（問題点を解決するための手段）
ザなわら、本発明の繊維強化超電導体は、酸化物超電′
導体中に、無機微繊維が分散されてなることを特徴とし
ている。
導体中に、無機微繊維が分散されてなることを特徴とし
ている。
本発明には各種の酸化物超電導体を用いることができる
が、臨界温度の高い、希土類元素含有のペロブスカイト
型の酸化物超電導体を用いた場合に特に実用的効果が大
きい。
が、臨界温度の高い、希土類元素含有のペロブスカイト
型の酸化物超電導体を用いた場合に特に実用的効果が大
きい。
上記の希土類元素を含有しペロブスカイト型構造を有す
る酸化物超電導体は、超電導状態を実現できるものであ
ればよく、ＬｎＢａ２Ｃｕ３Ｏ□−δ系（δは酸素欠陥
を表し通常１以下の数、［ｎは、Ｙ、Ｌａ、 Ｓｃ、
Ｎｄ、 Ｓｍ、 Ｅｕ、 Ｇｄ、 Ｄｙ、 Ｈｏ、 Ｅ
ｒ、 Ｔｍ、 ＹｂおよびＬｔ＋から選ばれた少なくと
も１種の元素、Ｂａの一部はＳｒ等で置換可能）等の酸
素欠陥を有する欠陥ペロブスカイト型、５ｒ−Ｌａ−Ｃ
ｕ−０系等の層状ペロブスカイト型等の広義にペロブス
カイト型を有する酸化物が例示される。また希土類元素
も広義の定義とし、Ｓｃ、 ＹおよびＬａ系を含むも
のとする。
る酸化物超電導体は、超電導状態を実現できるものであ
ればよく、ＬｎＢａ２Ｃｕ３Ｏ□−δ系（δは酸素欠陥
を表し通常１以下の数、［ｎは、Ｙ、Ｌａ、 Ｓｃ、
Ｎｄ、 Ｓｍ、 Ｅｕ、 Ｇｄ、 Ｄｙ、 Ｈｏ、 Ｅ
ｒ、 Ｔｍ、 ＹｂおよびＬｔ＋から選ばれた少なくと
も１種の元素、Ｂａの一部はＳｒ等で置換可能）等の酸
素欠陥を有する欠陥ペロブスカイト型、５ｒ−Ｌａ−Ｃ
ｕ−０系等の層状ペロブスカイト型等の広義にペロブス
カイト型を有する酸化物が例示される。また希土類元素
も広義の定義とし、Ｓｃ、 ＹおよびＬａ系を含むも
のとする。
代表的な系としてＹ−Ｂａ−Ｃｕ−０系のほかに、Ｙを
Ｅｕ。
Ｅｕ。
口■、Ｈｏ、 Ｅｒ、 Ｔｍ、 Ｙｂ、 Ｌｕ等の希土
類で置換した系、５ｃ−Ｂａ−Ｃｕ−０系、５ｒ−Ｌａ
−Ｃｕ−０系、ざらにＳｒをＢａ、 Ｃａで置換した系
等が挙げられる。
類で置換した系、５ｃ−Ｂａ−Ｃｕ−０系、５ｒ−Ｌａ
−Ｃｕ−０系、ざらにＳｒをＢａ、 Ｃａで置換した系
等が挙げられる。
本発明に用いる酸化物超電導体は、たとえば以下に示す
製造方法により得ることができる。
製造方法により得ることができる。
まず、Ｙ、 Ｂａ５Ｃｕ等のべＯブス力イト型酸化物超
電導体の構成元素を充分混合する。混合の際には、Ｙ２
Ｏ３、ＣｕＯ等の酸化物を原料として用いることができ
る。また、これらの酸化物のほかに、焼成後酸化物に転
化する炭酸塩、硝酸塩、水酸化物等の化合物を用いても
よい。さらには、共沈法等で得たシュウ酸塩等を用いて
もよい。ペロブスカイト型酸化物超電導体を構成する元
素は、基本的に化学ｍ論比の組成となるように混合する
が、多少製造条件等との関係でずれていても差支えない
。たとえば、Ｙ−Ｂａ−Ｃｕ−０系ではＹ １ ｍｏｌ
に対しＢａ ２ ｍｏｌ、Ｃｕ ３ ｎｏｆが標準組成
であるが、実用上はＹ １ ｍｏｆに対して、Ｂａ ２
±０．６ ｍｏｌ、Ｃｕ ａ±０．２ ｍｏｌ程度のず
れは問題ない。
電導体の構成元素を充分混合する。混合の際には、Ｙ２
Ｏ３、ＣｕＯ等の酸化物を原料として用いることができ
る。また、これらの酸化物のほかに、焼成後酸化物に転
化する炭酸塩、硝酸塩、水酸化物等の化合物を用いても
よい。さらには、共沈法等で得たシュウ酸塩等を用いて
もよい。ペロブスカイト型酸化物超電導体を構成する元
素は、基本的に化学ｍ論比の組成となるように混合する
が、多少製造条件等との関係でずれていても差支えない
。たとえば、Ｙ−Ｂａ−Ｃｕ−０系ではＹ １ ｍｏｌ
に対しＢａ ２ ｍｏｌ、Ｃｕ ３ ｎｏｆが標準組成
であるが、実用上はＹ １ ｍｏｆに対して、Ｂａ ２
±０．６ ｍｏｌ、Ｃｕ ａ±０．２ ｍｏｌ程度のず
れは問題ない。
前述の原料を混合した後、仮焼、粉砕し所望の形状にし
た後、８５０〜９８０℃程度で焼成する。仮焼は必ずし
も必要ではない。仮焼および焼成は充分な酸素が供給で
きるような酸素含有雰囲気中で行うことが好ましい。所
望の形状に焼成した後、酸素含有雰囲気中で熱処理して
超電導特性を付与する。上記熱処理は、通常６００℃以
下で徐冷しながら行うようにする。
た後、８５０〜９８０℃程度で焼成する。仮焼は必ずし
も必要ではない。仮焼および焼成は充分な酸素が供給で
きるような酸素含有雰囲気中で行うことが好ましい。所
望の形状に焼成した後、酸素含有雰囲気中で熱処理して
超電導特性を付与する。上記熱処理は、通常６００℃以
下で徐冷しながら行うようにする。
このようにして得られた酸化物超電導体は、酸素欠陥δ
を有する酸素欠陥型ペロブスカイト構造（ＬｎＢａ
Ｃｕ Ｏ（δは通常１以下））となる。
を有する酸素欠陥型ペロブスカイト構造（ＬｎＢａ
Ｃｕ Ｏ（δは通常１以下））となる。
２３１−δ
なお、ＢａをＳｒ、 Ｃａの少なくとも１種で置換する
こともでき、ざらにＣＵの一部をＴｉ１Ｖ、 Ｃｒ１Ｈ
ｎ、 Ｆｅ。
こともでき、ざらにＣＵの一部をＴｉ１Ｖ、 Ｃｒ１Ｈ
ｎ、 Ｆｅ。
Ｃ０１Ｎｉ、 Ｚｎ等で置換することもできる。
この置換ωは、超電導特性を低下させない程度の範囲で
適宜設定可能であるが、あまりに多量の置換は超電導特
性を低下させてしまうので８０ｍｏｌＸ以下、さらに実
用上は２０１１１０１％以下程度までとする。
適宜設定可能であるが、あまりに多量の置換は超電導特
性を低下させてしまうので８０ｍｏｌＸ以下、さらに実
用上は２０１１１０１％以下程度までとする。
本発明に用いる態別微繊維は、酸化物超電導体との熱膨
張差が小さく、かつ機械的強度に優れたセラミックス微
繊維であることが好ましい。このようなセラミックス微
繊維としては、アルミナ微ＩＩｉ維、炭化ケイ素微１１
１１ｔ、チタン酸カリウム微繊維、窒化ケイ素微繊維等
が挙げられる。これらのセラミックス微繊維は、ＣＶＤ
法、ＶＬＳ法および昇華再結晶法等の気相成長法や、溶
融原料からの紡糸法等により得ることができる。
張差が小さく、かつ機械的強度に優れたセラミックス微
繊維であることが好ましい。このようなセラミックス微
繊維としては、アルミナ微ＩＩｉ維、炭化ケイ素微１１
１１ｔ、チタン酸カリウム微繊維、窒化ケイ素微繊維等
が挙げられる。これらのセラミックス微繊維は、ＣＶＤ
法、ＶＬＳ法および昇華再結晶法等の気相成長法や、溶
融原料からの紡糸法等により得ることができる。
本発明の繊維強化超電導体は、たとえば次のようにして
製造することができる。
製造することができる。
まず、前述の酸化物超電導体をボールミル等の公知の手
段により粉砕して得た酸化物超電導体粉末９９〜８０体
積％と、無機微繊維１〜２０体Ｖ１％とを混合し、所望
の形状に予備成形した後、火薬や圧縮ガス等を利用して
！７５！加圧成形を施す。次いで、酸素含有雰囲気中８
５０〜９５０℃で焼成した後、酸素含有雰囲気中３Ｏ０
〜６００℃で酸素導入のための熱処理を行う。
段により粉砕して得た酸化物超電導体粉末９９〜８０体
積％と、無機微繊維１〜２０体Ｖ１％とを混合し、所望
の形状に予備成形した後、火薬や圧縮ガス等を利用して
！７５！加圧成形を施す。次いで、酸素含有雰囲気中８
５０〜９５０℃で焼成した後、酸素含有雰囲気中３Ｏ０
〜６００℃で酸素導入のための熱処理を行う。
酸化物超電導体粉末と無機微ａｍとを混合するにあたっ
て、無機微繊維の割合いが１体積ｘ未満であると、実用
的な機械的強度を得ることができないので好ましくない
。一方、無機微繊維の割合いが２０体積％を超えると、
酸化物超電導体と反応する無機微ｉｌｌの量が増加して
超電導特性を低下させ過ぎるので好ましくない。
て、無機微繊維の割合いが１体積ｘ未満であると、実用
的な機械的強度を得ることができないので好ましくない
。一方、無機微繊維の割合いが２０体積％を超えると、
酸化物超電導体と反応する無機微ｉｌｌの量が増加して
超電導特性を低下させ過ぎるので好ましくない。
また、焼成時および酸素導入時の熱処理は、無機微繊維
が酸化物超電導体と反応して消滅してしまわないように
条件設定する。この条件設定は用いる酸化物超電導体お
よび無機微繊維の組成にもよるが、焼成時で概ね９００
℃２分〜３Ｏ分、酸素導入時で概ね５００℃１時間〜２
４時間である。
が酸化物超電導体と反応して消滅してしまわないように
条件設定する。この条件設定は用いる酸化物超電導体お
よび無機微繊維の組成にもよるが、焼成時で概ね９００
℃２分〜３Ｏ分、酸素導入時で概ね５００℃１時間〜２
４時間である。
（作 用）
本発明の繊維強化超電導体は、酸化物超電導体との熱膨
張差が小さくかつ機械的強度に優れた無機微ｌＩＮが酸
化物超電導体中に分散されているため、超ｆｆ１１体全
体の機械的強度が向上する。
張差が小さくかつ機械的強度に優れた無機微ｌＩＮが酸
化物超電導体中に分散されているため、超ｆｆ１１体全
体の機械的強度が向上する。
（実施例）
以下、本発明の実施例について説明する。
実施例１
酸化物超電導体の原料として、Ｙ２Ｏ３粉末０．５ｍ０
１％、ＢａＣＯ３粉末２ｍｏ１％、 ＣｕＯ粉末３ｍＯ
１％を用い、これらを充分混合して大気中９００℃で８
時間焼成した後ボールミルを用いて粉砕して、平均粒径
２μｍの酸化物超電導体粉末とした。
１％、ＢａＣＯ３粉末２ｍｏ１％、 ＣｕＯ粉末３ｍＯ
１％を用い、これらを充分混合して大気中９００℃で８
時間焼成した後ボールミルを用いて粉砕して、平均粒径
２μｍの酸化物超電導体粉末とした。
この酸化物超Ｔｉ導体粉末９０体積％とＳｉＣ微繊維１
０体ｇ１％とを充分混合し、１０×１０×２０ｉｌＩｌ
ｌに予備成形した後、火薬を用いたＶｆＪｓ加圧成形に
より１０４ｋ（Ｊｆ／ ｃｉの圧力を加えて、７ｘ ７
ｘ １５ｍｎ＋の成形物を得た。
０体ｇ１％とを充分混合し、１０×１０×２０ｉｌＩｌ
ｌに予備成形した後、火薬を用いたＶｆＪｓ加圧成形に
より１０４ｋ（Ｊｆ／ ｃｉの圧力を加えて、７ｘ ７
ｘ １５ｍｎ＋の成形物を得た。
得られた成形物を、酸素含有雰囲気中９００℃で１０分
焼成した後、酸素含有雰囲気中５００℃で１２時間熱処
理して酸化物超電導体の結晶構造中の酸素空席に酸素を
導入して繊維強化超電導体を１７だ。
焼成した後、酸素含有雰囲気中５００℃で１２時間熱処
理して酸化物超電導体の結晶構造中の酸素空席に酸素を
導入して繊維強化超電導体を１７だ。
このようにして得たｍ雑強化超電導体の臨界温度は８７
に１曲げ強度は１１ｋ（Ｊｆ／ｃｉであった。
に１曲げ強度は１１ｋ（Ｊｆ／ｃｉであった。
なお、無機微繊維として＾１□０３を用いた場合でも、
同様の結果が得られた。
同様の結果が得られた。
比較例
実施例と同様にして冑た酸化物超電導体粉末を用いて、
実施例と同様に予備成形、衝撃加圧成形、焼成および酸
素導入のための熱処理を施して、酸化物超電導体を得た
。
実施例と同様に予備成形、衝撃加圧成形、焼成および酸
素導入のための熱処理を施して、酸化物超電導体を得た
。
この酸化物超電導体の臨界温度は９０Ｋ、曲げ強度は５
ｋＱｆ／ａ！であった。
ｋＱｆ／ａ！であった。
［発明の効果］
以上説明したように、本発明の、ｔＩＮ強化超電導体は
、従来の酸化物超電導体に比べて機械的強度に優れてい
る。
、従来の酸化物超電導体に比べて機械的強度に優れてい
る。
したがって、本発明によれば酸化物超電導体を用いた超
電導部材の用途を広げることが可能となる。
電導部材の用途を広げることが可能となる。
さらに、本発明の繊維強化超電導体は衝撃加圧成形によ
り得られるため、酸化物超電導体結晶の緻密化も図られ
、これにより臨界電流密度も向上する。
り得られるため、酸化物超電導体結晶の緻密化も図られ
、これにより臨界電流密度も向上する。
出願人 株式会社 東芝
代理人弁理士 須 山 佐 −
Claims (5)
- （１）酸化物超電導体中に、無機微繊維が分散されてな
ることを特徴とする繊維強化超電導体。 - （２）無機微繊維は、アルミナ微繊維、炭化ケイ素微繊
維、チタン酸カリウム微繊維および窒化ケイ素微繊維の
少なくとも１種であることを特徴とする特許請求の範囲
第１項記載の繊維強化超電導体。 - （３）酸化物超電導体は、希土類元素を含有するペロブ
スカイト型の酸化物超電導体であることを特徴とする特
許請求の範囲第１項または第２項記載の繊維強化超電導
体。 - （４）酸化物超電導体は、Ｌｎ元素（Ｌｎは、希土類元
素から選ばれた少なくとも１種の元素）、ＢａおよびＣ
ｕを原子比で実質的に１：２：３の割合で含有すること
を特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第３項のいず
れか１項記載の繊維強化超電導体。 - （５）酸化物超電導体は、ＬｎＢａ＿２Ｃｕ＿３Ｏ＿７
＿−＿δ（δは酸素欠陥を表わす）で表わされる酸素欠
陥型ペロブスカイト構造を有することを特徴とする特許
請求の範囲第１項ないし第４項のいずれか１項記載の繊
維強化超電導体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62314363A JPH01157452A (ja) | 1987-12-11 | 1987-12-11 | 繊維強化超電導体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62314363A JPH01157452A (ja) | 1987-12-11 | 1987-12-11 | 繊維強化超電導体 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01157452A true JPH01157452A (ja) | 1989-06-20 |
Family
ID=18052432
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62314363A Pending JPH01157452A (ja) | 1987-12-11 | 1987-12-11 | 繊維強化超電導体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01157452A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003106373A1 (en) * | 2002-06-18 | 2003-12-24 | University Of Wollongong | Superconducting material and method of synthesis |
-
1987
- 1987-12-11 JP JP62314363A patent/JPH01157452A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003106373A1 (en) * | 2002-06-18 | 2003-12-24 | University Of Wollongong | Superconducting material and method of synthesis |
| US7838465B2 (en) | 2002-06-18 | 2010-11-23 | University Of Wollongong | Method of synthesis of a superconducting material |
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