JPH0446054A - 超電導体およびその製造方法 - Google Patents
超電導体およびその製造方法Info
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- JPH0446054A JPH0446054A JP2151608A JP15160890A JPH0446054A JP H0446054 A JPH0446054 A JP H0446054A JP 2151608 A JP2151608 A JP 2151608A JP 15160890 A JP15160890 A JP 15160890A JP H0446054 A JPH0446054 A JP H0446054A
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- superconductor
- group
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- oxide
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- 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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- 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】
[産業上の利用分野1
本発明は新規な組織を有するTl−Ba−’Ca−Cu
−0系酸化物超電導体およびその製造方法に関するもの
である。
−0系酸化物超電導体およびその製造方法に関するもの
である。
[従来の技術]
従来、T1−Ba−Ca−Cu−0系超電導体(以下T
l系超電導体ともいう)にTl1BaaCaxCusO
y (以下2223相ともいう)、■1tBaaCaC
uzOy (以下2212相ともいう) 、 TlB
a1CaACu40y (以下1234相ともいう)
ばか多くの相があり、そのほとんどの相の臨界温度は液
体窒素温度f77K)より高いことが知られている。T
1系超電導体のバルク体の製造方法としては、上記の組
成を有する結晶粉末を合成した後、これを成形し焼結さ
せる方法がある。他にも、溶融凝固法にて製造すること
が知られている。
l系超電導体ともいう)にTl1BaaCaxCusO
y (以下2223相ともいう)、■1tBaaCaC
uzOy (以下2212相ともいう) 、 TlB
a1CaACu40y (以下1234相ともいう)
ばか多くの相があり、そのほとんどの相の臨界温度は液
体窒素温度f77K)より高いことが知られている。T
1系超電導体のバルク体の製造方法としては、上記の組
成を有する結晶粉末を合成した後、これを成形し焼結さ
せる方法がある。他にも、溶融凝固法にて製造すること
が知られている。
[発明が解決しようとする問題点コ
焼結する方法により製造された超電導体は、通常多孔質
な多結晶体である。それぞれの結晶粒が無秩序な方向に
配列し、かつ粒間の結合が弱い。T1系超電導体は、結
晶粒子内で電流の流れやすい方向が決まっているので、
向きが異なる結晶粒子間では電流が流れにくい流れにく
い性質がある。また粒同士の結合面積が小さいことは実
効的な電流経路が細くなっていることを意味する。この
ため、多結晶のTl系超電導体では高い臨界電流密度を
有するものが得られなかった・ 多結晶体をプレスなどして結晶粒の方向を制御すると、
結晶粒の方向が揃うため、臨界電流密度は向上する。ま
た同様に、溶融凝固法により製造すると、結晶粒が太き
(成長すること、緻密になり、粒同士の結合が強くなる
ことにより臨界電流密度が向上する。
な多結晶体である。それぞれの結晶粒が無秩序な方向に
配列し、かつ粒間の結合が弱い。T1系超電導体は、結
晶粒子内で電流の流れやすい方向が決まっているので、
向きが異なる結晶粒子間では電流が流れにくい流れにく
い性質がある。また粒同士の結合面積が小さいことは実
効的な電流経路が細くなっていることを意味する。この
ため、多結晶のTl系超電導体では高い臨界電流密度を
有するものが得られなかった・ 多結晶体をプレスなどして結晶粒の方向を制御すると、
結晶粒の方向が揃うため、臨界電流密度は向上する。ま
た同様に、溶融凝固法により製造すると、結晶粒が太き
(成長すること、緻密になり、粒同士の結合が強くなる
ことにより臨界電流密度が向上する。
結晶粒の方向の制御と溶融凝固を組み合わせた一方向凝
固法により製造するとTl系超電導体の臨界電流密度は
さらに高められるが、これらいずれの手法において製造
した場合にも、液体窒素温度での臨界電流密度は磁場中
において著しく低下してしまう。これはTl系超電導体
の下部臨界磁場以上の磁場中で結晶を貫通する磁束のビ
ン止め力が弱いことによると考えられている。超電導体
の応用分野としては、線材またはテープ材料をコイル状
に加工し、強力な磁場を作る電磁石としての利用が中心
に考えられている。そこで、Tl系超電導体の実用化に
は、緻密に結晶の方向が揃った組織を作り、さらにビン
止め力を強くするためのビン止め中心を結晶中に導入す
ることにより、強磁場中で高い臨界電流密度を有する材
料を作製することが必要と考えられている。
固法により製造するとTl系超電導体の臨界電流密度は
さらに高められるが、これらいずれの手法において製造
した場合にも、液体窒素温度での臨界電流密度は磁場中
において著しく低下してしまう。これはTl系超電導体
の下部臨界磁場以上の磁場中で結晶を貫通する磁束のビ
ン止め力が弱いことによると考えられている。超電導体
の応用分野としては、線材またはテープ材料をコイル状
に加工し、強力な磁場を作る電磁石としての利用が中心
に考えられている。そこで、Tl系超電導体の実用化に
は、緻密に結晶の方向が揃った組織を作り、さらにビン
止め力を強くするためのビン止め中心を結晶中に導入す
ることにより、強磁場中で高い臨界電流密度を有する材
料を作製することが必要と考えられている。
T1系超電導体は約910℃以上の温度で部分溶融し、
これを冷却すると凝固初期には2212相結晶が生成し
、そのまま徐冷すると容易に2223相などに相変態す
る。
これを冷却すると凝固初期には2212相結晶が生成し
、そのまま徐冷すると容易に2223相などに相変態す
る。
ビン止め中心としては微析出物、粒界、各種欠陥が考え
られる。希土類系超電導体については、REJaCu0
5相(REは希土類元素)ほか結晶中に細かく分散した
非超電導相の微粒子がビン止め中心になりうることが知
られている。Tl系超電導体にはRE2BaCuO=相
のような超電導結晶中に析出する非超電導相はなく、超
電導体と全く別の非超電導物質を結晶中に導入した報告
もない。
られる。希土類系超電導体については、REJaCu0
5相(REは希土類元素)ほか結晶中に細かく分散した
非超電導相の微粒子がビン止め中心になりうることが知
られている。Tl系超電導体にはRE2BaCuO=相
のような超電導結晶中に析出する非超電導相はなく、超
電導体と全く別の非超電導物質を結晶中に導入した報告
もない。
しかし、丁1系超電導体の溶融状態において存在する、
あらゆる固相、液相と反応せず、かつ溶融温度という高
温で粒成長しない非超電導物質の微粒子を凝固前の材料
中に均質に分散させ、これを一方向凝固し超電導相結晶
中に均質に分散させる方法は材料のビン止め中心の強化
に優れていると考えられる。
あらゆる固相、液相と反応せず、かつ溶融温度という高
温で粒成長しない非超電導物質の微粒子を凝固前の材料
中に均質に分散させ、これを一方向凝固し超電導相結晶
中に均質に分散させる方法は材料のビン止め中心の強化
に優れていると考えられる。
[課題を解決するための手段]
本発明は、TI, Ba、 Ca、 C,u、 Oを構
成元素として含む結晶中に2A族元素から選ばれた少な
くとも1種以上の金属と4A族、4B族および希土類元
素から選ばれた少なくとも1種以上の金属との複合酸化
物が分散した組織を有する酸化物超電導体を提倶するも
のである。
成元素として含む結晶中に2A族元素から選ばれた少な
くとも1種以上の金属と4A族、4B族および希土類元
素から選ばれた少なくとも1種以上の金属との複合酸化
物が分散した組織を有する酸化物超電導体を提倶するも
のである。
本発明において2A族元素から選ばれた少なくとも1種
以上の金属と4A族、4B族および希土類元素から選ば
れた少なくとも1種[)上の金属との複合酸化物はAB
O3(^はMg、 Ca、 Sr、 Baから選ばれた
1種9上、BはZr、 Sn、 Ce、 Tiから選ば
れた1種以上)の組成式で表されるものであることが1
子ましい、この場合^BO,は、はペロブスカイト型横
進の結晶となる。この結晶はいずれも大気中では120
0℃付近まで組成的に安定な物質でTl系超電導体の部
分忍耐温度である91.0〜980℃の温度ではTl系
超電導体の融液と反応せず、またほとんど粒成長しない
。
以上の金属と4A族、4B族および希土類元素から選ば
れた少なくとも1種[)上の金属との複合酸化物はAB
O3(^はMg、 Ca、 Sr、 Baから選ばれた
1種9上、BはZr、 Sn、 Ce、 Tiから選ば
れた1種以上)の組成式で表されるものであることが1
子ましい、この場合^BO,は、はペロブスカイト型横
進の結晶となる。この結晶はいずれも大気中では120
0℃付近まで組成的に安定な物質でTl系超電導体の部
分忍耐温度である91.0〜980℃の温度ではTl系
超電導体の融液と反応せず、またほとんど粒成長しない
。
本発明の超電導体はTl系超電導体の原料を上記複合酸
化物混合し、これを超電導相の部分溶融温度以上に加熱
した後、冷却して凝固することにより好適に製造するこ
とができる。
化物混合し、これを超電導相の部分溶融温度以上に加熱
した後、冷却して凝固することにより好適に製造するこ
とができる。
超電導相と上記複合酸化物の混合物を超電導相の部分溶
融温度以上に加熱した後、これを冷却して凝固した場合
、仕込時に添加した粒径を保った状態で上記複合酸化物
結晶が超電導相結晶中に取り込まれる。即ち、細かい粒
子だけ選粒した上記複合酸化物を用いれば、これと同じ
大きさの非超電導物質を超電導相結晶中に分散させるこ
とができるわけでビン止め力の強化という観点から望ま
しい。特に0.5μm以下の粒子だけを用いた場合は、
臨界電流密度は飛躍的に増大し磁場を印加してもあまり
低下しない。
融温度以上に加熱した後、これを冷却して凝固した場合
、仕込時に添加した粒径を保った状態で上記複合酸化物
結晶が超電導相結晶中に取り込まれる。即ち、細かい粒
子だけ選粒した上記複合酸化物を用いれば、これと同じ
大きさの非超電導物質を超電導相結晶中に分散させるこ
とができるわけでビン止め力の強化という観点から望ま
しい。特に0.5μm以下の粒子だけを用いた場合は、
臨界電流密度は飛躍的に増大し磁場を印加してもあまり
低下しない。
ABOSを用いる場合は、その添加量は、0.5wt%
以上かつ20wt%以下が好ましい。添加量が0.5w
t%未満の場合は本発明の効果が十分発現しない恐れが
あり、また添加量が20 w t%を越える場合は材料
中の一部にABOs相が偏析してしまい超電導体の不連
続が生じる恐れがあるので好ましくない。さらに好まし
いABO,の添加量は1〜10wt%である。
以上かつ20wt%以下が好ましい。添加量が0.5w
t%未満の場合は本発明の効果が十分発現しない恐れが
あり、また添加量が20 w t%を越える場合は材料
中の一部にABOs相が偏析してしまい超電導体の不連
続が生じる恐れがあるので好ましくない。さらに好まし
いABO,の添加量は1〜10wt%である。
本発明の超電導体は、温度勾配が20°C/am以上、
結晶成長速度が20mm/hLJ、下の条件で融液から
超電導相納品を一方向凝固することにより製造すること
が好ましい。この結果、配向した超電導相の板状結晶が
層状に重なり合ったマトリックス中に、上記複合酸化物
のの粒状結晶が島状に分散した組織の凝固物が得られる
。
結晶成長速度が20mm/hLJ、下の条件で融液から
超電導相納品を一方向凝固することにより製造すること
が好ましい。この結果、配向した超電導相の板状結晶が
層状に重なり合ったマトリックス中に、上記複合酸化物
のの粒状結晶が島状に分散した組織の凝固物が得られる
。
[実施例ゴ
実施例I
Ba:Ca:Cuの原子比が2:3:4となるようにB
aCO5,CaCO5,CuOを秤量、混合し、これを
電気炉を用いて空気中880°Cで10時間焼成した。
aCO5,CaCO5,CuOを秤量、混合し、これを
電気炉を用いて空気中880°Cで10時間焼成した。
この焼成した粉末にTl*OzをTl:Ba:Ca:C
uの原子比が2+2:3:4となるように加え、さらに
表1に示したAとBの組合せからなるABOs粉末(平
均粒径0.5μm)を5wt%加え混合した後、その粉
末を金型ブレスにより70ml1lX 10mmX 2
+++mに成型した。
uの原子比が2+2:3:4となるように加え、さらに
表1に示したAとBの組合せからなるABOs粉末(平
均粒径0.5μm)を5wt%加え混合した後、その粉
末を金型ブレスにより70ml1lX 10mmX 2
+++mに成型した。
得られた成形体を内径16mmφのアルミナ管中に封入
し、最高温度部分が920’Cで50°C/cmの温度
勾配を有する電気炉を用いてこの中を3mm/hの速度
で移動させた。この結果得られた凝固物をさらに890
°Cまで加勢し8時間保持した後急冷した。
し、最高温度部分が920’Cで50°C/cmの温度
勾配を有する電気炉を用いてこの中を3mm/hの速度
で移動させた。この結果得られた凝固物をさらに890
°Cまで加勢し8時間保持した後急冷した。
このようにして得た凝固物の走査型電子顕微鏡およびX
線元素分析装置を用いて観察したところ第1図に示した
ような板状の2223相の結晶粒子が1状に重なり合い
、その中に粒径0.5μm程度のABO1粒子が島状に
分数した組織を有していることが確認された。試料の全
体にわたり上記のような良好な組織が認められた。
線元素分析装置を用いて観察したところ第1図に示した
ような板状の2223相の結晶粒子が1状に重なり合い
、その中に粒径0.5μm程度のABO1粒子が島状に
分数した組織を有していることが確認された。試料の全
体にわたり上記のような良好な組織が認められた。
超電導特性のIII定結果を表1に示す。これらの測定
には試料を1lIlo X O,1eon X 10m
口の大きさに切断したものを用いた。臨界温度は直流四
端子法により測定し零抵抗を示した温度で、臨界電流密
度は液体窒素温度において、外部磁場を2テスラ印加し
た状態で同じく直流四端子法で測定したものである。磁
場は超電導結晶のC軸に平行に印加した。
には試料を1lIlo X O,1eon X 10m
口の大きさに切断したものを用いた。臨界温度は直流四
端子法により測定し零抵抗を示した温度で、臨界電流密
度は液体窒素温度において、外部磁場を2テスラ印加し
た状態で同じく直流四端子法で測定したものである。磁
場は超電導結晶のC軸に平行に印加した。
表
実施例2
Ba:Ca:Cuの原子比が23.4となるようにBa
C0m CaCC1m CuOを秤量、混合し、これを
電気炉を用いて空気中880℃で10時間焼成した。こ
の焼成した粉末に丁1□O3を丁1:Ba:Ca・Cu
の原子比が2:2:3:4となるように加え、さらに表
2に示したAとBの組合せからなるへBO1粉末を平均
粒径0.15μmに選粒したものを5wt%加え混合し
た後、その粉末を金型ブレスにより70mmX 10m
mX 2mmに成型した。
C0m CaCC1m CuOを秤量、混合し、これを
電気炉を用いて空気中880℃で10時間焼成した。こ
の焼成した粉末に丁1□O3を丁1:Ba:Ca・Cu
の原子比が2:2:3:4となるように加え、さらに表
2に示したAとBの組合せからなるへBO1粉末を平均
粒径0.15μmに選粒したものを5wt%加え混合し
た後、その粉末を金型ブレスにより70mmX 10m
mX 2mmに成型した。
得られた成形体を内径16mmφのアルミナ管中に封入
し、最高温度部分が920°Cで50°C/cmの温度
勾配を有する電気炉を用いてこの中を3+am/hの速
度で移動させた。この結果得られた凝固物をさらに89
0°Cまで加熱し8時間保持した後急冷した。
し、最高温度部分が920°Cで50°C/cmの温度
勾配を有する電気炉を用いてこの中を3+am/hの速
度で移動させた。この結果得られた凝固物をさらに89
0°Cまで加熱し8時間保持した後急冷した。
このようにして得た凝固物の走査型電子顕微鏡およびX
線元素分析装置を用いて観察したところ第1図に示した
ような板状の2223相の結晶粒子が層状に重なり合い
、その中に粒径0.15um程度のABO,粒子が島状
に分散した組織を有していることが確認された。試料の
全体にわたり上記のような良好な組織が認められた。
線元素分析装置を用いて観察したところ第1図に示した
ような板状の2223相の結晶粒子が層状に重なり合い
、その中に粒径0.15um程度のABO,粒子が島状
に分散した組織を有していることが確認された。試料の
全体にわたり上記のような良好な組織が認められた。
実施例1と同様にして測定した超電導特性を表2に示す
。
。
表
比較例
Ba:Ca:Cuの原子比が2:3:4となるようにB
aC0s 、 CaC0* 、 CuOを秤量、混合し
、これを電気炉を用いて空気中880“Cで10時間焼
成した。この焼成した粉末にT120mを丁1:Ba+
ca:Cuの原子比が2:2:3:4となるように加え
混合した後、その粉末を金型ブレスにより70mmX
10+nmX 2mmに成型した。
aC0s 、 CaC0* 、 CuOを秤量、混合し
、これを電気炉を用いて空気中880“Cで10時間焼
成した。この焼成した粉末にT120mを丁1:Ba+
ca:Cuの原子比が2:2:3:4となるように加え
混合した後、その粉末を金型ブレスにより70mmX
10+nmX 2mmに成型した。
得られた成形体を内径16n+mφのアルミナ管中に封
入し、層高温度部分が920’ Cで50’ C/cm
の温度勾配を有する電気炉を用いてこの中を3mm/h
の速度で移動させた。この結果得られた凝固物をさらに
890’Cまで加熱し8時間保持した後急冷した。
入し、層高温度部分が920’ Cで50’ C/cm
の温度勾配を有する電気炉を用いてこの中を3mm/h
の速度で移動させた。この結果得られた凝固物をさらに
890’Cまで加熱し8時間保持した後急冷した。
このようにして得た凝固物の走査型電子顕微MおよびX
線元素分析装置を用いて1察したところ第2図に示した
ような板状の2223相の結晶粒子が層状に重なり合っ
た組織を有していることがFI!認された。試料の全体
にわたり上記のような組織が認められた。
線元素分析装置を用いて1察したところ第2図に示した
ような板状の2223相の結晶粒子が層状に重なり合っ
た組織を有していることがFI!認された。試料の全体
にわたり上記のような組織が認められた。
実施例1と同様にして超電導特性を測定したところ。臨
界温度は122にで、臨界電流密度は130OA/cm
”であった。
界温度は122にで、臨界電流密度は130OA/cm
”であった。
[発明の効果]
本発明の超電導体は、非常に細かい非超電導体の結晶粒
子がが分散しており、これが磁束の良好なビン止め中心
として作用するため、強磁場中でも臨界電流密度が高い
。
子がが分散しており、これが磁束の良好なビン止め中心
として作用するため、強磁場中でも臨界電流密度が高い
。
第1図は、実施例において得られた超電導体の組織を示
す模式国である。 第2図は、比較例において得られた起電導体の組織を示
す模式図である。
す模式国である。 第2図は、比較例において得られた起電導体の組織を示
す模式図である。
Claims (3)
- 1.TI,Ba,Ca,Cu,Oを構成元素として含む
結晶中に2A族元素から選ばれた少なくとも1種以上の
金属と4A族、4B族および希土類元素から選ばれた少
なくとも1種以上の金属との複合酸化物が分散した組織
を有する酸化物超電導体。 - 2.2A族元素から選ばれた少なくとも1種以上の金属
と4A族、4B族および希土類元素から選ばれた少なく
とも1種以上の金属との複合酸化物がABO_3(Aは
Mg,Ca,Sr,Baから選ばれた1種以上、BはZ
r,Sn,Ce,Tiから選ばれた1種以上)である請
求項1の酸化物超電導体。 - 3.温度勾配が20℃/cm以上、結晶成長速度が20
mm/h以下の条件で融液からTI,Ba,Ca,Cu
,Oを含む結晶を一方向凝固することを特徴とする請求
項1または2の酸化物超電導体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2151608A JPH0446054A (ja) | 1990-06-12 | 1990-06-12 | 超電導体およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2151608A JPH0446054A (ja) | 1990-06-12 | 1990-06-12 | 超電導体およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0446054A true JPH0446054A (ja) | 1992-02-17 |
Family
ID=15522253
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2151608A Pending JPH0446054A (ja) | 1990-06-12 | 1990-06-12 | 超電導体およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0446054A (ja) |
-
1990
- 1990-06-12 JP JP2151608A patent/JPH0446054A/ja active Pending
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