JPH0446056A - 酸化物超電導体テープ材料 - Google Patents
酸化物超電導体テープ材料Info
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- JPH0446056A JPH0446056A JP2151610A JP15161090A JPH0446056A JP H0446056 A JPH0446056 A JP H0446056A JP 2151610 A JP2151610 A JP 2151610A JP 15161090 A JP15161090 A JP 15161090A JP H0446056 A JPH0446056 A JP H0446056A
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- Japan
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- phase
- group
- tape material
- oxide superconductor
- metal
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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
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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]
本発明は、新規な組織を有するRE−Ba−Cu−0系
酸化物超電導体テープ材料に関するものである。
酸化物超電導体テープ材料に関するものである。
[従来の技術]
従来RE−Ba−Cu−0系にはRE m B a 4
Cu @ Oy相のように超電導転移臨界温度(以下
Tc)が液体窒素温度を越えているものが知られており
、これらの結晶を主要相として含む厚膜と金属基板を複
合して線材を作製する試みが成されてきた。
Cu @ Oy相のように超電導転移臨界温度(以下
Tc)が液体窒素温度を越えているものが知られており
、これらの結晶を主要相として含む厚膜と金属基板を複
合して線材を作製する試みが成されてきた。
Y−Ba−Cu−0系の厚膜を金属基板と複合させる方
法としては、例えばY、Ba4Cu*Oy組成の仮焼粉
をアクリル系バインダーを含む有接溶媒中に分散させた
後金属基板上に塗布して加熱処理し厚膜を焼き付ける方
法、あるいはドクターブレード法でグリーンシートを作
製した後それを金属基板上に焼き付ける方法などがあっ
た。
法としては、例えばY、Ba4Cu*Oy組成の仮焼粉
をアクリル系バインダーを含む有接溶媒中に分散させた
後金属基板上に塗布して加熱処理し厚膜を焼き付ける方
法、あるいはドクターブレード法でグリーンシートを作
製した後それを金属基板上に焼き付ける方法などがあっ
た。
このような方法では適切な出発組成と焼成条件を選ぶこ
とにより厚膜を金属基板上で部分融解した後凝固させる
ことができる。そのような溶融凝固処理を施した場合、
緻密な厚膜が得られ、なおかつ電流密度(以下Jc)が
大きくとれる方向に超電導体結晶が配向する場合がある
ことが多数報告されている。
とにより厚膜を金属基板上で部分融解した後凝固させる
ことができる。そのような溶融凝固処理を施した場合、
緻密な厚膜が得られ、なおかつ電流密度(以下Jc)が
大きくとれる方向に超電導体結晶が配向する場合がある
ことが多数報告されている。
[発明が解決しようとする問題点]
超電導材料を強磁場中で利用する場合、材料中に貫通し
た量子化された磁束がビン止め中心に固定されることが
要求される。ビン止め中心としては微析出物、粒界、双
晶境界などの各種欠陥が考えられる。
た量子化された磁束がビン止め中心に固定されることが
要求される。ビン止め中心としては微析出物、粒界、双
晶境界などの各種欠陥が考えられる。
REJaiCu*Oy相(以下248相という)は、数
気圧以上の酸素雰囲気下で加熱融解した時に均一な融液
を形成せず、まず固体状態でCuO+REBamCus
Oyに分解しさらに高温でREJaCuOs結晶(以下
211相という)と融液に分解融解する。このためRE
−Ba−Cu−0系を金属基板上で部分融解させた後に
凝固させた場合、厚膜の融解前の組成や加熱条件を制卸
することにより、211相あるいはCuO相をある程度
細か(248相中に分散させることができ、このときに
比較的高いJcが得られる。
気圧以上の酸素雰囲気下で加熱融解した時に均一な融液
を形成せず、まず固体状態でCuO+REBamCus
Oyに分解しさらに高温でREJaCuOs結晶(以下
211相という)と融液に分解融解する。このためRE
−Ba−Cu−0系を金属基板上で部分融解させた後に
凝固させた場合、厚膜の融解前の組成や加熱条件を制卸
することにより、211相あるいはCuO相をある程度
細か(248相中に分散させることができ、このときに
比較的高いJcが得られる。
これらの析比物を細かく分散させることにより厚膜を構
成する超電導相のピニング力が強まりJcは向上する。
成する超電導相のピニング力が強まりJcは向上する。
しかし、金属基板上でRE−Ba−Cu−0系を半溶融
状態にした場合、液相の表面張力により 211相は局
所的に集まる傾向にあり、また211相は凝固時にBa
、 Cuを含む液相と反応し、その一部が123相を形
成するため、211相の均質な分散を金属基板上の厚膜
中に実現することは211相と溶融帯中融液の量、性質
を厳密に制御しない限り難しい。
状態にした場合、液相の表面張力により 211相は局
所的に集まる傾向にあり、また211相は凝固時にBa
、 Cuを含む液相と反応し、その一部が123相を形
成するため、211相の均質な分散を金属基板上の厚膜
中に実現することは211相と溶融帯中融液の量、性質
を厳密に制御しない限り難しい。
RE−Ba−Cu−0系の半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RE−Ba−Cu
−a系が半溶融状態になるような高温でも粒成長しない
非超電導物質の微粒子を溶融凝固前の出発原料中に分散
させ、これを金属基板上で一方向凝固させることができ
るならば、248相中にこの粒子が均質に分散した厚膜
材料を金属基板上に作製すると、均質なビン止め中心の
導入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RE−Ba−Cu
−a系が半溶融状態になるような高温でも粒成長しない
非超電導物質の微粒子を溶融凝固前の出発原料中に分散
させ、これを金属基板上で一方向凝固させることができ
るならば、248相中にこの粒子が均質に分散した厚膜
材料を金属基板上に作製すると、均質なビン止め中心の
導入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、REJa4Cu@O,結晶(REは、Y、L
aNd Sm、Eu、 Gd、Dy、Ha、Er、Tm
、Yb、Luからなる群から選ばれた1種類以上の元素
、yは酸素量)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の
粒状結晶が島状に分散した組織を有する酸化物超電導膜
が金属と積層されていることを特徴とする酸化物超電導
体テープ材料を提供するものである。
aNd Sm、Eu、 Gd、Dy、Ha、Er、Tm
、Yb、Luからなる群から選ばれた1種類以上の元素
、yは酸素量)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の
粒状結晶が島状に分散した組織を有する酸化物超電導膜
が金属と積層されていることを特徴とする酸化物超電導
体テープ材料を提供するものである。
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種以上の金属との複合酸化物としては
ABO,(AはMg、 CaSr、 Baから選ばれた
1種以上、BはZr、 Sn、 CeTiから選ばれた
1種以上)の組成式で表わされるものであることが好ま
しい。この場合に得られるへBOm相は非常に安定なペ
ロブスカイト型構造の結晶となる。この結晶はいずれも
大気中では1200℃付近まで組成的に安定な物質で、
REJa4Cua○、系の厚膜線材の半溶融温度である
900〜1100℃の温度ではRE−Ba−Cu−0系
の融液と反応せず、またほとんど粒成長しない。ABO
3におけるAがBaの場合は、248相のBaを置換す
る可能性のある2価金属が導入されないので、特に好ま
しい。
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種以上の金属との複合酸化物としては
ABO,(AはMg、 CaSr、 Baから選ばれた
1種以上、BはZr、 Sn、 CeTiから選ばれた
1種以上)の組成式で表わされるものであることが好ま
しい。この場合に得られるへBOm相は非常に安定なペ
ロブスカイト型構造の結晶となる。この結晶はいずれも
大気中では1200℃付近まで組成的に安定な物質で、
REJa4Cua○、系の厚膜線材の半溶融温度である
900〜1100℃の温度ではRE−Ba−Cu−0系
の融液と反応せず、またほとんど粒成長しない。ABO
3におけるAがBaの場合は、248相のBaを置換す
る可能性のある2価金属が導入されないので、特に好ま
しい。
本発明の酸化物超電導体テープ材料は次のようにして製
造するのが好ましい。例えば、 248相を主成分とす
る原料もしくは123相に211相あるいはCuOを加
えたような実質的に248相の組成を有する原料に、A
BO,の粉末を混合して出発原料とする。これに有機溶
媒、バインダー等を加え基板上に塗布するか、ドクター
ブレード法等によりグリーンシートを作製してから基板
と接合して熱処理する。
造するのが好ましい。例えば、 248相を主成分とす
る原料もしくは123相に211相あるいはCuOを加
えたような実質的に248相の組成を有する原料に、A
BO,の粉末を混合して出発原料とする。これに有機溶
媒、バインダー等を加え基板上に塗布するか、ドクター
ブレード法等によりグリーンシートを作製してから基板
と接合して熱処理する。
REaBa4CuaOy結晶は、REの一部をCaで置
換する場合は結晶が安定になるので好ましい。置換する
量は、EIEの1〜40 no1%程度をCaで置換す
るのが好ましい。
換する場合は結晶が安定になるので好ましい。置換する
量は、EIEの1〜40 no1%程度をCaで置換す
るのが好ましい。
基板としては金属が好ましく、テープ状または箔状の金
属を用いる場合は、超電導体テープ材料に可撓性を付与
することができるので好ましい、ここで用いる金属とし
ては、溶融状態の超電導体との反応性の小さなものであ
れば特に限定されない。具体的には、銀、金パラジウム
合金などが好適に用いられる。
属を用いる場合は、超電導体テープ材料に可撓性を付与
することができるので好ましい、ここで用いる金属とし
ては、溶融状態の超電導体との反応性の小さなものであ
れば特に限定されない。具体的には、銀、金パラジウム
合金などが好適に用いられる。
RE−Ba−CuJ系原料と上記複合酸化物の混合物を
その溶融温度以上に加熱した後、これを冷却して凝固さ
せた場合、融液からは248相が結晶成長し、この内部
に仕込時に添加した粒径な保った状態で上記複合酸化物
結晶が取り込まれる。したがって、細かい粒子だけを選
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中に分散させることができるた
め、ビン止め力を強化して、高磁場中での超電導テープ
線材の超電導特性を向上させるという観点から好ましい
。
その溶融温度以上に加熱した後、これを冷却して凝固さ
せた場合、融液からは248相が結晶成長し、この内部
に仕込時に添加した粒径な保った状態で上記複合酸化物
結晶が取り込まれる。したがって、細かい粒子だけを選
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中に分散させることができるた
め、ビン止め力を強化して、高磁場中での超電導テープ
線材の超電導特性を向上させるという観点から好ましい
。
ABOmを添加する場合、その添加量は123相に対し
て0.5wt%以上かつ20wt%以下であることが好
ましい、添加量が0.5wt%未満の場合には本発明の
効果が十分発現しない恐れがあり、また添加量が20w
t%を越える場合には材料の一部にABOs結晶が偏析
し超電導相聞の結合を阻害す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。
て0.5wt%以上かつ20wt%以下であることが好
ましい、添加量が0.5wt%未満の場合には本発明の
効果が十分発現しない恐れがあり、また添加量が20w
t%を越える場合には材料の一部にABOs結晶が偏析
し超電導相聞の結合を阻害す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。
本発明の厚膜テープ線材は、温度勾配が50”C/am
以上、溶融凝固速度が50 am/h以下の条件で線材
を一方向凝固することにより製造することが好ましい、
この結果金属基抜上に配向した超電導体の板状結晶が層
状に重なりあったマトリックス中に、ABOsの粒状結
晶が島状に分散した組織がえられる。
以上、溶融凝固速度が50 am/h以下の条件で線材
を一方向凝固することにより製造することが好ましい、
この結果金属基抜上に配向した超電導体の板状結晶が層
状に重なりあったマトリックス中に、ABOsの粒状結
晶が島状に分散した組織がえられる。
[実施例]
実施例1
表1に示したREについて、RE:Ca:Ba:Cuの
原子比が4:1:10+20となるような酸化物の仮焼
粉末を作り、これに表1に示した^とBの組合せのAB
O3粉末を(平均粒径0.5μm)を3wt%加え混合
した。実施例3および4でY:)toの原子比は、8:
2とした。
原子比が4:1:10+20となるような酸化物の仮焼
粉末を作り、これに表1に示した^とBの組合せのAB
O3粉末を(平均粒径0.5μm)を3wt%加え混合
した。実施例3および4でY:)toの原子比は、8:
2とした。
この混合粉末にアクリル系のバインダーを加えて、ドク
ターブレード法により厚さ50μmの厚膜グリーンシー
トを作成した。このグリーンシートを銀箔テープに載せ
て、920℃酸素気流中で5時間焼成したところ、RE
Ja4Cu*Oy結晶のa−b面が銀テープ面と平行に
なるように配向して結晶成長した組織が得られた。
ターブレード法により厚さ50μmの厚膜グリーンシー
トを作成した。このグリーンシートを銀箔テープに載せ
て、920℃酸素気流中で5時間焼成したところ、RE
Ja4Cu*Oy結晶のa−b面が銀テープ面と平行に
なるように配向して結晶成長した組織が得られた。
このテープ材料を酸素気流下で最高温度部分が930℃
で50℃/cmの温度勾配を有する電気炉を用いて2m
m/hの速度でテープの長さ方向に一方向凝固したとこ
ろREIBa*Cu5Oy結晶は更に強く配向していた
。走査型及び透過型電子顕微鏡によりREaBa4Cu
−Oy結晶内部の微細組織を観察したところ結晶内部に
仕込時と比べて殆ど粒成長していないABO,相が均一
に分数していた。
で50℃/cmの温度勾配を有する電気炉を用いて2m
m/hの速度でテープの長さ方向に一方向凝固したとこ
ろREIBa*Cu5Oy結晶は更に強く配向していた
。走査型及び透過型電子顕微鏡によりREaBa4Cu
−Oy結晶内部の微細組織を観察したところ結晶内部に
仕込時と比べて殆ど粒成長していないABO,相が均一
に分数していた。
この銀基板テープ線材について、臨界温度と液体窒素温
度(77K)でのJcを直流四端子法によりlテスラの
磁場中で測定した。このとき磁場は、248相のC軸に
平行に印加した。結果を表1に示す。
度(77K)でのJcを直流四端子法によりlテスラの
磁場中で測定した。このとき磁場は、248相のC軸に
平行に印加した。結果を表1に示す。
表 1
比較例I
Y : Ca : Ba : Cuの原子比が4:1+
10:20となるような酸化物の仮焼粉末を作り、あと
ABOsを添加しないこと以外は、実施例1と同様にし
て銀基板超電導体テープ線材を得た。この線材の臨界温
度は92にで、1テスラの印加磁場中でのJcの値は3
20A/cm’であった。
10:20となるような酸化物の仮焼粉末を作り、あと
ABOsを添加しないこと以外は、実施例1と同様にし
て銀基板超電導体テープ線材を得た。この線材の臨界温
度は92にで、1テスラの印加磁場中でのJcの値は3
20A/cm’であった。
実施例2
表2に示したREについて、RE:Ca:Ba:Cuの
原子比が4:1:10:20となるような酸化物の仮焼
粉末を作り、これに表2に示したAとBの組合せのAB
Os粉末を(平均粒径0.5μm)を3wt%加え混合
した。実施例3および4でY : Hoの原子比は、8
:2とした。
原子比が4:1:10:20となるような酸化物の仮焼
粉末を作り、これに表2に示したAとBの組合せのAB
Os粉末を(平均粒径0.5μm)を3wt%加え混合
した。実施例3および4でY : Hoの原子比は、8
:2とした。
この混合粉末にアクリル系のバインダーを加えて、ドク
ターブレード法により厚さ50μmの厚膜グリーンシー
トを作成した。このグリーンシートを金80%パラジウ
ム20%の合金箔テープに載せて、1000℃駿素気流
中で5時間焼成したところ、REJa4Ctl*Oy結
晶のa−b面がテープ面と平行になるように配向して結
晶成長した組織が得られた。
ターブレード法により厚さ50μmの厚膜グリーンシー
トを作成した。このグリーンシートを金80%パラジウ
ム20%の合金箔テープに載せて、1000℃駿素気流
中で5時間焼成したところ、REJa4Ctl*Oy結
晶のa−b面がテープ面と平行になるように配向して結
晶成長した組織が得られた。
このようにして作成したテープ材料を酸素気流下で最高
温度部が1020℃で50℃/cmの温度勾配を有する
電気炉を用いて10o+m/hの速度でテープの長さ方
向に移動させることにより一方向凝固した。熱処理後の
テープ上のREJa4CusOy結晶は更に強く配向し
ていた。走査型及び透過型電子顕微鏡によりREJa4
CuaOッ結晶内部の微細組織を観察したところ結晶内
部に仕込時と比べて殆ど粒成長していないABO,相が
均一に分散していた。
温度部が1020℃で50℃/cmの温度勾配を有する
電気炉を用いて10o+m/hの速度でテープの長さ方
向に移動させることにより一方向凝固した。熱処理後の
テープ上のREJa4CusOy結晶は更に強く配向し
ていた。走査型及び透過型電子顕微鏡によりREJa4
CuaOッ結晶内部の微細組織を観察したところ結晶内
部に仕込時と比べて殆ど粒成長していないABO,相が
均一に分散していた。
この金パラジウム合金基板テープ線材について、実施例
1と同様に、臨界温度と液体窒素温度(77K)、1テ
スラの磁場中でのJcを測定した。結果を表2に示す。
1と同様に、臨界温度と液体窒素温度(77K)、1テ
スラの磁場中でのJcを測定した。結果を表2に示す。
表 2
比較例2
Y:Ca:Ba:Cuの原子比が4:1:10:20と
なるような酸化物の仮焼粉末を作り、あとABO,を添
加しないこと以外は、実施例5と同様にして金パラジウ
ム合金基板超電導体テープ線材を得た。この線材の臨界
温度は92にで、lテスラの印加磁場中でのJcの値は
880A/c+a”であった。
なるような酸化物の仮焼粉末を作り、あとABO,を添
加しないこと以外は、実施例5と同様にして金パラジウ
ム合金基板超電導体テープ線材を得た。この線材の臨界
温度は92にで、lテスラの印加磁場中でのJcの値は
880A/c+a”であった。
[発明の効果コ
本発明の超電導体テープ材料は、超電導体結晶中に非超
電導体の結晶粒子が分散しており、これがビン止め中心
として作用するため、強磁場中においても高い臨界電流
密度を有する。
電導体の結晶粒子が分散しており、これがビン止め中心
として作用するため、強磁場中においても高い臨界電流
密度を有する。
Claims (3)
- 1.RE_2Ba_4Cu_6O_y結晶(REは、Y
,La,Nd,Sm,Eu,Gd,Dy,Ho,Er,
Tm,Yb,Luからなる群から選ばれた1種類以上の
元素、yは酸素量)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
物の粒状結晶が島状に分散した組織を有する酸化物超電
導膜が金属と積層されてい ることを特徴とする酸化物超電導体テープ 材料。 - 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の酸化物超電導体テープ材料。 - 3.RE_2Ba_4Cu_6O_yを含む結晶が融液
の凝固により得られたものである請求項1または2の酸
化物超電導体テープ材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2151610A JPH0446056A (ja) | 1990-06-12 | 1990-06-12 | 酸化物超電導体テープ材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2151610A JPH0446056A (ja) | 1990-06-12 | 1990-06-12 | 酸化物超電導体テープ材料 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0446056A true JPH0446056A (ja) | 1992-02-17 |
Family
ID=15522300
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2151610A Pending JPH0446056A (ja) | 1990-06-12 | 1990-06-12 | 酸化物超電導体テープ材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0446056A (ja) |
-
1990
- 1990-06-12 JP JP2151610A patent/JPH0446056A/ja active Pending
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