JPH04170316A - 酸化物超伝導材料の製造方法 - Google Patents
酸化物超伝導材料の製造方法Info
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- JPH04170316A JPH04170316A JP2300390A JP30039090A JPH04170316A JP H04170316 A JPH04170316 A JP H04170316A JP 2300390 A JP2300390 A JP 2300390A JP 30039090 A JP30039090 A JP 30039090A JP H04170316 A JPH04170316 A JP H04170316A
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- oxide superconducting
- superconducting material
- superconducting
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- 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
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- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (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】
［産業上の利用分野］
本発明は、高い超伝導転移温度を持つ酸化物超伝導材料
の製造方法に関するものである。
の製造方法に関するものである。
［従来の技術］
超伝導材料は、１）電気抵抗がゼロである、２）完全反
磁性である、３）ジョセフソン効果がある、といった、
他の材料にない特性を持っており、電力輸送、発電器、
核融合プラズマ閉じ込め、磁気浮上列車、磁気シールド
、高速コンピュータ等の幅広い応用が期待されている。
磁性である、３）ジョセフソン効果がある、といった、
他の材料にない特性を持っており、電力輸送、発電器、
核融合プラズマ閉じ込め、磁気浮上列車、磁気シールド
、高速コンピュータ等の幅広い応用が期待されている。
現在、実用材料として使用されているものにはＮｂＸＰ
ｂ、ＮｂＴｉやＮ ｂ ａ Ｓ ｎといった金属系の材
料がある。
ｂ、ＮｂＴｉやＮ ｂ ａ Ｓ ｎといった金属系の材
料がある。
ところが、金属系超伝導体では、ゼロ抵抗温度（Ｔｃ）
は最も高いものでも２３に程度であり、実使用時には高
価な液体ヘリウムと大がかりな断熱装置を使って冷却し
なければならず、工業上大きな問題であった。このため
、より高温で超伝導体となる材料の探索が行われてきた
。
は最も高いものでも２３に程度であり、実使用時には高
価な液体ヘリウムと大がかりな断熱装置を使って冷却し
なければならず、工業上大きな問題であった。このため
、より高温で超伝導体となる材料の探索が行われてきた
。
１９８６年にベドノルツとミュラーにより約３０にとい
う高いゼロ抵抗温度（Ｔｃ）をもつ、酸化物系超伝導材
料（Ｌａ Ｂａり ２ＣＵＯ，）が■−２ 見いだされ（Ｊ、Ｇ、 Ｂｅｄｎｏｒｘ ａｎｄ Ｋ、
Ａ、 Ｍｕｌｌｅｒ、 ２゜Ｐｈｙｓ、、 Ｂ６４ （
１９８６） １８９） 、それ以後ＹＢａ２Ｃｕ３０
、Ｂ１−８ｒ−Ｃａ−Ｃｕ−０、Ｔｌ−Ｂａ−Ｃａ−
Ｃｕ−０などでより高い温度での超伝導転移が報告され
ている。
う高いゼロ抵抗温度（Ｔｃ）をもつ、酸化物系超伝導材
料（Ｌａ Ｂａり ２ＣＵＯ，）が■−２ 見いだされ（Ｊ、Ｇ、 Ｂｅｄｎｏｒｘ ａｎｄ Ｋ、
Ａ、 Ｍｕｌｌｅｒ、 ２゜Ｐｈｙｓ、、 Ｂ６４ （
１９８６） １８９） 、それ以後ＹＢａ２Ｃｕ３０
、Ｂ１−８ｒ−Ｃａ−Ｃｕ−０、Ｔｌ−Ｂａ−Ｃａ−
Ｃｕ−０などでより高い温度での超伝導転移が報告され
ている。
ゼロ抵抗温度（Ｔｃ）が高いほど、冷却が容易となり、
また同じ温度で使用した場合の臨界電流密度や臨界磁場
も大きくなる事が予想され、応用範囲も広がるものと期
待される。このため現在、これらの材料の製造法、物性
、応用等に関して多くの研究がなされている。
また同じ温度で使用した場合の臨界電流密度や臨界磁場
も大きくなる事が予想され、応用範囲も広がるものと期
待される。このため現在、これらの材料の製造法、物性
、応用等に関して多くの研究がなされている。
［発明が解決しようとする課題］
酸化物系超伝導材料の一つとして、銅原子を中心として
頂点に酸素原子を配した八面体からなる第−層と、鉛原
子または銅原子を中心として頂点に酸素原子を配した八
面体からなる第二層とが頂点の酸素原子を共有して積層
され、かつ前記第−層と第二層に共有される酸素原子と
アルカリ土類元素および希土類元素とで第三層が構成さ
れ、これら第−層と第二層および第三層を順次積層した
結晶構造を有する酸化物超伝導材料（Ｐｂ／Ｃｕ） ５
ｒＬａＣｕＯが発見されたが、その臨界温度はゼロ抵抗
温度（Ｔｃ）（オンセット）＝２８にと、金属系超伝導
体のゼロ抵抗温度（Ｔｃ）の最高値（２３Ｋ）を数に越
えた程度にとどまっていた（Ｓ、 Ａａａｃｈｉ。
頂点に酸素原子を配した八面体からなる第−層と、鉛原
子または銅原子を中心として頂点に酸素原子を配した八
面体からなる第二層とが頂点の酸素原子を共有して積層
され、かつ前記第−層と第二層に共有される酸素原子と
アルカリ土類元素および希土類元素とで第三層が構成さ
れ、これら第−層と第二層および第三層を順次積層した
結晶構造を有する酸化物超伝導材料（Ｐｂ／Ｃｕ） ５
ｒＬａＣｕＯが発見されたが、その臨界温度はゼロ抵抗
温度（Ｔｃ）（オンセット）＝２８にと、金属系超伝導
体のゼロ抵抗温度（Ｔｃ）の最高値（２３Ｋ）を数に越
えた程度にとどまっていた（Ｓ、 Ａａａｃｈｉ。
Ｋ、 ５ｅｔｓｕｎｅ ａｎ＋Ｉ Ｋ、 Ｗａｓａ、
Ｊｐｎ、 Ｊ、 Ａｐｐｌ、 Ｐｈｙｓ、２９
（１９９０） ８９０ ）。
Ｊｐｎ、 Ｊ、 Ａｐｐｌ、 Ｐｈｙｓ、２９
（１９９０） ８９０ ）。
本発明は前記した従来技術の課題を解決するため、（Ｐ
ｂ／Ｃｕ） ５ｒＬａＣｕＯおよび （Ｐｂ／Ｃｕ）
（Ｂａ／Ｓｒ／Ｃａ）（Ｌｎ／Ｙ） Ｃｕｂ、 （た
だしＬｎは希土類）などの酸化物超伝導材料の臨界温度
や超伝導体積分率といった超伝導特性を向上させること
ができる酸化物超伝導材料の製造方法を提供することを
目的とする。
ｂ／Ｃｕ） ５ｒＬａＣｕＯおよび （Ｐｂ／Ｃｕ）
（Ｂａ／Ｓｒ／Ｃａ）（Ｌｎ／Ｙ） Ｃｕｂ、 （た
だしＬｎは希土類）などの酸化物超伝導材料の臨界温度
や超伝導体積分率といった超伝導特性を向上させること
ができる酸化物超伝導材料の製造方法を提供することを
目的とする。
［課題を解決するための手段］
前記目的を達成するため、本発明の酸化物超伝導材料の
製造方法は、銅原子を中心として頂点に酸素原子を配し
た八面体からなる第−層と、鉛原子または銅原子を中心
として頂点に酸素原子を配した八面体からなる第二層と
が頂点の酸素原子を共有して積層され、かつ前記第−層
と第二層に共有される酸素原子とアルカリ土類元素およ
び希土類元素とで第三層が構成され、これら第−層と第
二層および第三層を順次積層した結晶構造を有する酸化
物超伝導材料の製造において、急冷または不活性ガス中
において熱処理する工程を含むことを特徴とする。
製造方法は、銅原子を中心として頂点に酸素原子を配し
た八面体からなる第−層と、鉛原子または銅原子を中心
として頂点に酸素原子を配した八面体からなる第二層と
が頂点の酸素原子を共有して積層され、かつ前記第−層
と第二層に共有される酸素原子とアルカリ土類元素およ
び希土類元素とで第三層が構成され、これら第−層と第
二層および第三層を順次積層した結晶構造を有する酸化
物超伝導材料の製造において、急冷または不活性ガス中
において熱処理する工程を含むことを特徴とする。
［作用］
前記した本発明方法の構成によれば、第−層と第二層お
よび第三層を順次積層した結晶構造を有する酸化物超伝
導材料を製造する際、急冷または不活性ガス中において
熱処理するので、臨界温度や超伝導体積分率といった超
伝導特性を効果的に向上させることができる。
よび第三層を順次積層した結晶構造を有する酸化物超伝
導材料を製造する際、急冷または不活性ガス中において
熱処理するので、臨界温度や超伝導体積分率といった超
伝導特性を効果的に向上させることができる。
［実施例］
以下本発明の一実施例を用いてより具体的に説明する。
発明者等は、（Ｐｂ／Ｃｕ） ５ｒＬａＣｕ、Ｏおよび
（Ｐｂ／Ｃｕ）（Ｂａ／Ｓｒ／Ｃａ） （Ｌｎ／Ｙ）
Ｃｕｂ、 （ただしＬｎは希土類）の製造方法を検討
した結果、その臨界温度が急冷操作や不活性ガス中にお
ける熱処理によって改善できることを見いだした。
（Ｐｂ／Ｃｕ）（Ｂａ／Ｓｒ／Ｃａ） （Ｌｎ／Ｙ）
Ｃｕｂ、 （ただしＬｎは希土類）の製造方法を検討
した結果、その臨界温度が急冷操作や不活性ガス中にお
ける熱処理によって改善できることを見いだした。
本発明方法において、急冷は５０℃／分以上の冷却速度
であることが好ましい。また不活性ガス中における熱処
理は、ヘリウムガス、アルゴンガス、チッ素ガス等のガ
ス中で、３５０〜９００ ’Ｃで加熱することが好まし
い。熱処理時間は、サンプルの大きさによっても異なる
が、薄膜の場合は１分程度、成形物では数時間程度が好
ましい。
であることが好ましい。また不活性ガス中における熱処
理は、ヘリウムガス、アルゴンガス、チッ素ガス等のガ
ス中で、３５０〜９００ ’Ｃで加熱することが好まし
い。熱処理時間は、サンプルの大きさによっても異なる
が、薄膜の場合は１分程度、成形物では数時間程度が好
ましい。
次に実験例を説明する。
実施例１
出発原料として、純度９９．５％以上のＰｂＱ、Ｌａ２
０３ 、Ｓ ｒｃｏ３およびＣｕＯの各粉末を用いた。
０３ 、Ｓ ｒｃｏ３およびＣｕＯの各粉末を用いた。
配合組成を（ＰｂＱ、６ ＣｕＯ，５） Ｓ ｒ Ｌａ
ＣｕＯｙとし、振動ミルにて直径２ｍｍのジルコニア（
ＺｒＯ２）ボールを用い、エタノールを分散媒として１
時間混合した。
ＣｕＯｙとし、振動ミルにて直径２ｍｍのジルコニア（
ＺｒＯ２）ボールを用い、エタノールを分散媒として１
時間混合した。
混合終了後、分散媒ごと全量を乾燥機中で１２０°Ｃで
乾燥し、得られた粉末を８００℃で５時間、空気中で仮
焼した。振動ミルにて前述と同様の方法で１時間粉砕お
よび混合し１２０°Ｃで乾燥させた。この粉末の０．４
ｇを１５＋ｎｍＸ５ｍｍの金型中で６００ｋｇ／ｃｎｆ
の圧力で一軸加圧成形した。
乾燥し、得られた粉末を８００℃で５時間、空気中で仮
焼した。振動ミルにて前述と同様の方法で１時間粉砕お
よび混合し１２０°Ｃで乾燥させた。この粉末の０．４
ｇを１５＋ｎｍＸ５ｍｍの金型中で６００ｋｇ／ｃｎｆ
の圧力で一軸加圧成形した。
この成形体を電気炉にて酸素雰囲気中１０００’ｃで２
時間焼成した。冷却は、酸素雰囲気中１００℃／ｈの徐
冷と、焼成炉から瞬時に空気中に取り出す急冷の二種類
行い、それぞれの試料を試料（ａ）および試料（ｂ）と
した。
時間焼成した。冷却は、酸素雰囲気中１００℃／ｈの徐
冷と、焼成炉から瞬時に空気中に取り出す急冷の二種類
行い、それぞれの試料を試料（ａ）および試料（ｂ）と
した。
得られた焼結体について粉末Ｘ線回折により結晶構造を
調べ、超伝導特性として磁化率の温度変化を測定し、マ
イスナー効果が現われ反磁化を示し始める温度（ＴｃＭ
）を求めた。
調べ、超伝導特性として磁化率の温度変化を測定し、マ
イスナー効果が現われ反磁化を示し始める温度（ＴｃＭ
）を求めた。
第１図に試料（ａ）および試料（ｂ）の粉末Ｘ線回折パ
ターンを示す。図中の黒丸は不純物によるピークである
。他のピークはすべて（Ｐｂ／Ｃｕ） ５ｒＬａ Ｃｕ
Ｏｙによるものとして指数付けができ、いずれの試料
もほぼ単一相であることが確認できた。
ターンを示す。図中の黒丸は不純物によるピークである
。他のピークはすべて（Ｐｂ／Ｃｕ） ５ｒＬａ Ｃｕ
Ｏｙによるものとして指数付けができ、いずれの試料
もほぼ単一相であることが確認できた。
第２図に磁化率の温度特性を示す。４．２Ｋにおいて両
者は同等の体積分率で反磁化を示した。
者は同等の体積分率で反磁化を示した。
ＴｃＭは試料（ａ）が３５にで前記の文献値よりも高い
ゼロ抵抗温度（Ｔｃ）を示したが、急冷操作を行った試
料（ｂ）においてはさらに高い３８にとなり、急冷によ
るゼロ抵抗温度（Ｔｃ）向上が認められた。
ゼロ抵抗温度（Ｔｃ）を示したが、急冷操作を行った試
料（ｂ）においてはさらに高い３８にとなり、急冷によ
るゼロ抵抗温度（Ｔｃ）向上が認められた。
実施例２
次に、後処理による試料（ａ）の超伝導特性改善をねら
って窒素中アニールを行った。
って窒素中アニールを行った。
試料（ａ）を窒素中５００．６５０．７２０℃で２４ｈ
熱処理し、それぞれを試料（Ｃ）、試料（ｄ）および試
料（ｅ）とした。粉末Ｘ線回折より試料（Ｃ）と試料（
ｄ）が単一相、試料（ｅ）は分解していることが確認さ
れた。
熱処理し、それぞれを試料（Ｃ）、試料（ｄ）および試
料（ｅ）とした。粉末Ｘ線回折より試料（Ｃ）と試料（
ｄ）が単一相、試料（ｅ）は分解していることが確認さ
れた。
第２図に磁化率の温度特性を示す。ＴｃＭは、試料（Ｃ
）、試料（ｄ）ともに２７Ｋに上昇し、４．２Ｋにおけ
る反磁化の体積分率も増加していることが確認できた。
）、試料（ｄ）ともに２７Ｋに上昇し、４．２Ｋにおけ
る反磁化の体積分率も増加していることが確認できた。
また、窒素のかわりにアルゴンやヘリウムを用いても同
様の結果が得られた。
様の結果が得られた。
さらに（Ｐｂ／Ｃｕ） ５ｒＬａＣｕＯのＳｒ、Ｌａを
一部Ｂａ、Ｃａ、Ｙおよび他の希土類元素で置換した系
においても同様に急冷・不活性ガス中アニールによる超
伝導特性の向上が認められた。
一部Ｂａ、Ｃａ、Ｙおよび他の希土類元素で置換した系
においても同様に急冷・不活性ガス中アニールによる超
伝導特性の向上が認められた。
以上説明した通り本実施例によれば、銅原子を中心とし
て頂点に酸素原子を配した八面体からなる第−層と、鉛
原子または銅原子を中心として頂点に酸素原子を配した
八面体からなる第二層とが頂点の酸素原子を共有して積
層され、かつ前記第−層と第二層に共有される酸素原子
とアルカリ土類元素および希土類元素とで第三層が構成
され、これら第−層と第二層および第三層を順次積層し
た結晶構造を有する酸化物超伝導材料の製造において、
急冷操作または不活性ガス中における熱処理工程を採用
することにより、上記の酸化物超伝導材料の臨界温度や
超伝導体積分率といった超伝導特性を向上させることが
できる。
て頂点に酸素原子を配した八面体からなる第−層と、鉛
原子または銅原子を中心として頂点に酸素原子を配した
八面体からなる第二層とが頂点の酸素原子を共有して積
層され、かつ前記第−層と第二層に共有される酸素原子
とアルカリ土類元素および希土類元素とで第三層が構成
され、これら第−層と第二層および第三層を順次積層し
た結晶構造を有する酸化物超伝導材料の製造において、
急冷操作または不活性ガス中における熱処理工程を採用
することにより、上記の酸化物超伝導材料の臨界温度や
超伝導体積分率といった超伝導特性を向上させることが
できる。
［発明の効果］
以上説明した通り前記した本発明方法によれば、第−層
と第二層および第三層を順次積層した結晶構造を有する
酸化物超伝導材料を製造する際、急冷または不活性ガス
中において熱処理するので、臨界温度や超伝導体積分率
といった超伝導特性を効果的に向上させることができる
。
と第二層および第三層を順次積層した結晶構造を有する
酸化物超伝導材料を製造する際、急冷または不活性ガス
中において熱処理するので、臨界温度や超伝導体積分率
といった超伝導特性を効果的に向上させることができる
。
第１図は、試料（ａ）および試料（ｂ）の粉末Ｘ線回折
パターンである。 第２図は、試料（ａ）〜（ｄ）に対する磁化率の温度特
性である。 ２θＣ） 第１図 ０ １０ ２０ ３０
１ｉ０５０温度（Ｋ）
パターンである。 第２図は、試料（ａ）〜（ｄ）に対する磁化率の温度特
性である。 ２θＣ） 第１図 ０ １０ ２０ ３０
１ｉ０５０温度（Ｋ）
Claims (1)
- （１）銅原子を中心として頂点に酸素原子を配した八面
体からなる第一層と、鉛原子または銅原子を中心として
頂点に酸素原子を配した八面体からなる第二層とが頂点
の酸素原子を共有して積層され、かつ前記第一層と第二
層に共有される酸素原子とアルカリ土類元素および希土
類元素とで第二層が構成され、これら第一層と第二層お
よび第三層を順次積層した結晶構造を有する酸化物超伝
導材料の製造において、急冷または不活性ガス中におい
て熱処理する工程を含むことを特徴とする酸化物超伝導
材料の製造方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2300390A JPH04170316A (ja) | 1990-11-05 | 1990-11-05 | 酸化物超伝導材料の製造方法 |
| EP19910112295 EP0468428A3 (en) | 1990-07-25 | 1991-07-23 | Oxide superconductor material and manufacturing method thereof |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2300390A JPH04170316A (ja) | 1990-11-05 | 1990-11-05 | 酸化物超伝導材料の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04170316A true JPH04170316A (ja) | 1992-06-18 |
Family
ID=17884208
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2300390A Pending JPH04170316A (ja) | 1990-07-25 | 1990-11-05 | 酸化物超伝導材料の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04170316A (ja) |
-
1990
- 1990-11-05 JP JP2300390A patent/JPH04170316A/ja active Pending
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