JPS63236752A - 超電導セラミツクス - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 「発明の利用分野」 本発明は酸化物セラミック系超電導材料に関する。

「従来の技術」 従来、超電導材料は、水銀、鉛等の元素、ＮｂＮ。

Ｎｂ１Ｇｅ、Ｎｂ３Ｇａ等の合金またはＮｂ５（Ａｌｏ
、　５Ｇｅｏ、　ｚ）等の三元素化合物よりなる金属材
料が用いられている。しかしこれらのＴｃ（超電導臨界
温度）オンセットは２５Ｋまでで・あった。

他方、近年、セラミック系の超電導材料が注目されてい
る。この材料は最初ＩＢＭのチューリッヒ研究所よりＢ
ａ−Ｌａ−Ｃｕ−０（バラクオ）系酸化物高温超電導体
として報告され、さらにＬＳＣＯ（第二銅酸−ランタン
ーストロンチューム）として知られてきた。

「従来の問題点」 しかし、これら酸化物上−ラミックスの超電導の可能性
はベルブスカイト型の構造を利用しているもので、その
Ｔｃも３０Ｋがその限界であった。

このため、このＴｃｏをさらに高くし、望むべくは液体
窒素温度（７７Ｋ　）またはそれ以上で動作せしめるこ
とが強く求められていた。

「問題を解決すべき手段」 本発明は、かかる高温で超電導を呈するべく、新しい素
材を探し求めた。その結果、Ｔｃオンセントも５０〜１
０７Ｋにまで向上させ得ることが明らかになった。

本発明の超電導性セラミックスは（ＡＩ−ｘ　Ｂｘ）ｙ
ｃｕｚＯｗｘ　＝　Ｏ〜１．　ｙ　〜２．０〜４．０．
好ましくは２．５〜３．５゜ｚ　〜１．０〜４．０好ま
しくは１．５〜３．５．Ｗ＝４．０〜１０．０好ましく
は６〜８で一般的に示し得るものである。Ａはインドリ
ュー゛ム族より選ばれた元素を少なくとも２種類用いて
いる。イントリニーム族とは理化学辞典（岩波書店　１
９６３年４月１日発行）によればＹ（イットリューム）
、Ｇｄ（ガドリニューム）。

Ｙｂ（イッテルビニーム）、ｆＥｕ（ユーロピウム）、
Ｔｂ（テルビウム）、Ｄｙ（ジスプロシウム）、Ｈｏ（
ホルミウム）、Ｅｒ（エルビウム），Ｙｍ（ツリウム）
、Ｌｕ（ルテチウム）、Ｓｃ（スカンジウム）およびそ
の他のランタノイドを用いる。

本発明は銅を層構造とせしめ、これを１分子内で１層ま
たはそれを対称構造の２層構造とし、この層の最外核電
子の電子の軌道により超電導を呈せしめ得るモデルを前
提としている。

かかる構造においては、銅の６ケの原子をより層構造と
せしめ、この層をキャリアが移動しやすくするため、本
発明構造における（Ａ、−、Ｂｘ）ｙｃｕｚＯｗにおけ
るＡ、Ｂの選ばれる元素が重要である。特にＡの元素を
イッ゛トリニーム族の元素とし、それを少なくとも２種
類用いることにより、よりよい多結晶を呈する１つの結
晶粒を大きくでき、ひいてはその結晶粒界でのバリアを
より消失させ得る構成とせしめた。そしてその理想は単
結晶構造である。

本発明は出発材料の酸化物または炭酸化物を混合し、一
度加圧して、出発材料の酸化物または炭酸化物により超
電導性を有する分子を作り得る。

さらにこれを微粉末化し、再び加圧してタブレフト化し
、本焼成をする工程を有せしめている。

「作用」 本発明のセラミック超電導素材はきわめて簡単に作るこ
とができる。特にこれらはその出発材料として３Ｎまた
は４Ｎの純度の酸ｉｔ物を用い、これをボールミルを用
い微粉末に粉砕・し、混合すれば化学量論的に（ＡＩ−
Ｘ　Ｂｘ）ｙｃｕｚＯ−のＬＬＺのそれぞれの値を任意
に変更、制御することができる。

本発明においては、かかる超電導材料を作るのに特に高
価な設備を用いなくともよいという他の特徴も有する。

以下に実施例に従い、本発明を記す。

「実施例１」 本発明の実施例としてＡとしてＹおよびＹｂ、　Ｂとし
てＢａを用いた。

出発材料はＹおよびｖｂ化合物として酸化イントリニー
ム（ｙｚｏｓ）　、酸化インチルビニーム（ｙｂｚｏｓ
）。

Ｂａ化合物としてＢａＣＯ３＋銅化合物としてＣｕＯを
用いた。これらは高純度化学工業株式会社より入手し純
度は９９．９５χまたはそれ以上の微粉末を用い、Ｘ＝
０．６（Ａ：Ｂ　〜１：２）、　　３Ｆ　〜１．　ｚ　
−３，ｗ　＝　６〜Ｂとなるべく選んだ。またＹとｙｂ
との比を１：１．１：２．１：５とした。

これらを十分乳鉢で混合しカプセルに封入し、３　Ｋｇ
／ｃ＋ｓ”の荷重を加えてタブレフト化（大きさ１０Ｉ
ＩＩＩＩＩφＸ３０１１１１）Ｌ／た。さらに酸化性雰
囲気、例えば大気中で５００〜１０００℃、例えば７０
０℃で８時間加熱酸化をした。この工程を仮焼成とした
。

次にこれを粉砕し、乳鉢で混合した。そしてその粉末の
平均粉半径が１０μｍ以下の大きさとなるようにした。

さらにこれをカプセルに封入し５０Ｋｇ／ｃｍ”の圧力
でタブレットに加圧して成型した。

この加圧と同時に３００〜５００℃例えば４００℃に加
熱することは空穴等を減少させるために有効で１ある。

次に５００〜１０００℃、例えば９００℃の酸化物雰囲
気、例えば大気中で酸化して、本焼成を１０〜５０時間
、例えば１５時間行った。

次にこの試料を酸素を少なくさせた０□−Ａｒ中で加熱
（６００〜１１００℃、３〜３０時間、例えば８００℃
、２０時間）して、還元させた。

この試料を用いて固有抵抗と温度との関係を調べた。す
るとＴｃオンセント（超電導の始まる温度）として１０
５Ｋ　、Ｔｃｏ（電気抵抗の零または実質的に零となる
温度）として８９Ｋを観察することができた。

「実施例２」 この実施例としてＡとしてＧａおよびＹを１：１でその
酸化物を混合した。ＢとしてＢａを用いた。出発材料は
酸化ガリニームおよび酸化イットリュームを、Ｂａとし
てＢａＣＯ３、また銅化合物としてＣｕＯを用いた。そ
の他は実施例１と同様である。

Ｔｃオンセットとして９５Ｋ　、　Ｔｃｏとして８８Ｋ
を得ることができた。

「実施例３」 実施例１において、ＡとしてＹ、Ｙｂに加えＮｂｚＯｓ
を２０〜３０％加えた。するとＴｃオンセットをさらに
６〜ＩＯＫ　も向上させることができた。

本発明において、イントリニーム族（Ｙ、Ｅｕ、Ｇａ、
Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ，Ｙｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｓｃ、）
の元素およびその他のランタノイドを酸化物として出発
材料として用いて複合材料セラミックスとしても有効で
ある。特にこれらより選ばれた材料を（八＋−ｘ　Ｂｘ
）ｙｃｕｚｏ−で示される一般式のＡの一部に加えるこ
とはＴｃをさらに５〜ＩＯＫも向上させる効果があった
。

本発明はその他の材料であるＢとして、Ｓｒ、Ｃａを用
い得る。その概要は実施例１と概略同様である。

「効果」 本発明により、これまでまったく不可能とされていたセ
ラミツ久超電導体を作ることができるようになった。

本発明において仮焼成をした後に微粉末化する工程によ
り、初期状態でのそれぞれの出発材料の化合物を到達材
料、即ち（ＡＩ−Ｘ　Ｂｘ）ｙｃｕｚｏ賀で示される材
料を含む化合物とするものである。

さらにこの到達材料の化合物を再び微粉末化することに
より、−皮形成された到達材料を含む化合物中に混入し
た。出発材料の化合物をより完全に除去する効果を有し
、加えて最終完成化合物中に、ボイド等の空穴の存在を
より除去することができるものと推定される。

また本発明の分子式で示される超電導セラミックスはそ
の超電導の推定メカニズムとして、銅の酸化物が構造に
おいて層構造を有し、その層構造も一分子内で一層また
は２層構成を有し、その層内をキャリアが超電導をして
いるものと推定さ中−ｒれる。

本発明の実施例は、タブレフトにしたものである。しか
しタブレフトにするのではなく、仮焼成または本焼成の
後の粉末を溶媒にとかし、基板等にその溶液をコーティ
ングをし、これを酸化性雰囲気で焼成し、さらにその後
還元性雰囲気で本焼成をすることによって、薄膜の超電
導セラミックスとすることも可能である。

本発明により超電導体を容易に低価格で作ることができ
るようになった。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　（Ａ＿１＿−＿ｘＢ＿ｘ）＿ｙＣｕ＿ｚＯ＿ｗ＿ｘ＝
   ０〜１，ｙ＝２．０〜４．０，好ましくは２．５〜３．
   ５，ｚ＝１．０〜４．０好ましくは１．５〜３．５，ｗ
   ＝４．０〜１０．０好ましくは６〜８を有し、ＡはＹ（
   イットリューム），Ｇｄ（ガドリニューム），Ｙｂ（イ
   ッテルビューム），Ｅｕ（ユーロピウム），Ｔｂ（テル
   ビウム），Ｄｙ（ジスプロシウム），Ｈｏ（ホルミウム
   ），Ｅｒ（エルビウム），Ｙｍ（ツリウム），Ｌｕ（ル
   テチウム），Ｓｃ（スカンジウム）およびその他のラン
   タノイドより選ばれた少なくとも２種類の元素よりなり
   、ＢはＲａ（ラジューム），Ｂａ（バリューム），Ｓｒ
   （ストロンチューム），Ｃａ（カルシューム）またはＭ
   ｇ（マグネシューム）より選ばれた超電導性を有するセ
   ラミックス材料であることを特徴とする超電導セラミッ
   クス。