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2020 Fiscal Year Annual Research Report

新高温超伝導体の応用に向けたバルク材料基盤の創出

Research Project

Project/Area Number 18H01699
Research InstitutionTokyo University of Agriculture and Technology

Principal Investigator

山本 明保  東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (20581995)

Project Period (FY) 2018-04-01 – 2021-03-31
Keywords超伝導 / バルク材料 / 磁場応用
Outline of Annual Research Achievements

金属系超伝導体最高の臨界温度と高い上部臨界磁場をもつMgB2は、ヘリウム温度(4.2 K)よりも高温での応用が可能な超伝導材料の一つとして注目されている。超伝導バルクとしての応用を考えた場合、MgB2は粒界弱結合の影響がなく、無配向多結晶体であっても巨視的な超伝導電流を得やすいため、多結晶形態のバルクに高磁場を捕捉することが期待できる。また、捕捉磁場の空間的・時間的均一性にも優れる。一方で、反応時に空隙や不純物が生じるため、これらの低減による捕捉磁場強度の向上が課題となっている。そこで本研究では、高密度かつ高純度な大型MgB2バルク体の新しい作製法を開発することを目指し、マグネシウム気相輸送法(MVT: Mg Vapor Transport method)を検討した。
MgB2バルク体の前駆体となる円盤状ホウ素ペレットとマグネシウム源とを分離して配置し、マグネシウム源から蒸発したマグネシウム蒸気を多孔隔壁を介してホウ素部に輸送、拡散、反応させるMVT法を開発し、直径20 mm、厚み2 mmの円盤状MgB2バルク体を得た。MVT法により作製したMgB2バルク体の充填率は従来のin situ法と比較して約1.6倍高く、20 Kにおける臨界電流密度は2倍以上向上した。円盤状バルク体を冷凍機冷却下において静磁場着磁後、ホール素子によりバルク表面中心の捕捉磁場を評価したところ、バルク表面で1 Tを上回る磁場を捕捉し、温度の上昇とともに捕捉磁場は減少した。バルクの両面での捕捉磁場の差は数%程度であり、この結果は循環電流の均一性が良好であることが示唆された。MVT 法によるMgB2相と微細組織の生成過程についての知見を得るため、作製したMgB2バルク体の微細組織と化学組成分布の評価を行ったところ、MgB4等の反応中間相が相・組織生成に関与していることを示唆するデータが得られた。

Research Progress Status

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (29 results)

All 2021 2020 Other

All Int'l Joint Research (2 results) Journal Article (5 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 5 results) Presentation (22 results) (of which Int'l Joint Research: 7 results,  Invited: 2 results)

  • [Int'l Joint Research] 国立強磁場研究所(米国)

    • Country Name
      U.S.A.
    • Counterpart Institution
      国立強磁場研究所
  • [Int'l Joint Research] ケンブリッジ大学/ブルーネル大学(英国)

    • Country Name
      UNITED KINGDOM
    • Counterpart Institution
      ケンブリッジ大学/ブルーネル大学
  • [Journal Article] Thermal response of the iron-based Ba122 superconductor to in situ and ex situ processes2021

    • Author(s)
      Tokuta Shinnosuke、Yamamoto Akiyasu
    • Journal Title

      Superconductor Science and Technology

      Volume: 34 Pages: 034004~034004

    • DOI

      10.1088/1361-6668/abda5e

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Quantitative analysis of meandering and dimensional crossover of conduction path in 3D disordered media by percolation modeling2020

    • Author(s)
      Obara Takuya、Yamamoto Akiyasu
    • Journal Title

      Superconductor Science and Technology

      Volume: 33 Pages: 074004~074004

    • DOI

      10.1088/1361-6668/ab8ffc

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Preface to the special issue ‘Focus on 10 Years of Iron-Based Superconductors’2020

    • Author(s)
      Pallecchi Ilaria、Tarantini Chiara、Hanisch Jens、Yamamoto Akiyasu
    • Journal Title

      Superconductor Science and Technology

      Volume: 33 Pages: 090301~090301

    • DOI

      10.1088/1361-6668/ab9ad2

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Evolution of intergranular microstructure and critical current properties of polycrystalline Co-doped BaFe2As2 through high-energy milling2020

    • Author(s)
      Tokuta Shinnosuke、Shimada Yusuke、Yamamoto Akiyasu
    • Journal Title

      Superconductor Science and Technology

      Volume: 33 Pages: 094010~094010

    • DOI

      10.1088/1361-6668/aba545

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] From a fascinating phenomenon towards an enabling technology: a breakthrough for higher and more reliable field trapping in HTS bulks2020

    • Author(s)
      Yamamoto Akiyasu
    • Journal Title

      Superconductor Science and Technology

      Volume: 33 Pages: 120501~120501

    • DOI

      10.1088/1361-6668/abbb3e

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 酸化物基板上への(Ba,K)Fe2As2 エピタキシャル薄膜の作製2021

    • Author(s)
      秦 東益1,飯田 和昌2, 4,畑野 敬史2, 4,王 超3,斉藤 光3, 4,波多 總3, 4,内藤 方夫1, 4,山本 明保1, 4
    • Organizer
      第68回応用物理学会春季学術講演会
  • [Presentation] 放電プラズマ焼結によるKドープBa122多結晶バルクの低温合成2021

    • Author(s)
      德田 進之介,長谷川 友大, 藤井 陸太, 嶋田 雄介, 波多 聰, 山本 明保
    • Organizer
      第68回応用物理学会春季学術講演会
  • [Presentation] ディープラーニングによる化合物多結晶超伝導体の微細組織の相識別2021

    • Author(s)
      小川浩生,德田進之介,岡田雄輝, 嶋田雄介, 山本明保
    • Organizer
      第68回応用物理学会春季学術講演会
  • [Presentation] 遺伝的アルゴリズムを用いた超伝導バルクの内部欠陥予測手法の検討2021

    • Author(s)
      濵谷翠, 小原拓也, 山本明保
    • Organizer
      第68回応用物理学会春季学術講演会
  • [Presentation] 高温超電導バルクの 材料研究開発における最近の展開2020

    • Author(s)
      山本明保
    • Organizer
      電気学会 超電導機器研究会 超電導バルクの産業応用フォーラム
    • Invited
  • [Presentation] Mg気相輸送(MVT)法によるMgB2バルクの作製と捕捉磁場特性の評価2020

    • Author(s)
      田中里佳,山本明保
    • Organizer
      第99回低温工学・超伝導学会研究発表会
  • [Presentation] 放電プラズマ焼結法によるKドープBa122多結晶バルクの合成2020

    • Author(s)
      德田 進之介,藤井 陸太, 嶋田 雄介, 波多 聰, 山本 明保
    • Organizer
      第99回低温工学・超伝導学会研究発表会
  • [Presentation] KドープBa122エピタキシャル薄膜の臨界電流特性2020

    • Author(s)
      秦 東益1,飯田 和昌2, 5,Chiara Tarantini3,王 超4,斉藤 光4, 5,波多 總4, 5,内藤 方夫1, 5,山本 明保1, 5
    • Organizer
      第81回応用物理学会秋季学術講演会
  • [Presentation] 組織欠陥を内包した多結晶超伝導材料の輸送モデリング: 伝導経路の次元性と蛇行性の定量的解析2020

    • Author(s)
      山本 明保,小原 拓也
    • Organizer
      第81回応用物理学会秋季学術講演会
  • [Presentation] 組織欠陥を内包した多結晶超伝導材料の輸送モデリング: 希薄欠陥による局所的迂回効果2020

    • Author(s)
      小原 拓也,山本 明保
    • Organizer
      第81回応用物理学会秋季学術講演会
  • [Presentation] 放電プラズマ焼結法によるCoドープBa122多結晶バルクの作製と超伝導特性の評価2020

    • Author(s)
      長谷川 友大, 德田 進之介,藤井 陸太, 山本 明保
    • Organizer
      第100回低温工学・超伝導学会研究発表会
  • [Presentation] 機械学習を活用したKドープBa122多結晶バルクの合成プロセスの検討2020

    • Author(s)
      德田 進之介,長谷川 友大, 藤井 陸太, 岡田 雄輝, 石井 秋光, 山中 晃徳, 嶋田 雄介, 波多 聰, 山本 明保
    • Organizer
      第100回低温工学・超伝導学会研究発表会
  • [Presentation] 放電プラズマ焼結法を用いたCo-BaFe2As2超伝導バルクの作製2020

    • Author(s)
      長谷川 友大, 德田 進之介,藤井 陸太, 山本 明保
    • Organizer
      電気学会 超電導機器研究会 超電導バルクの産業応用フォーラム
  • [Presentation] 機械学習を用いた3次元固相焼結シミュレーションのパラメータ推定2020

    • Author(s)
      岡田雄輝,山中晃徳,石井秋光,山本明保
    • Organizer
      電気学会 金属・セラミックス/超電導機器 合同研究会 若手研究会「金属・セラミックスセミナー」
  • [Presentation] 多結晶超伝導材料における超伝導電流の輸送モデリング2020

    • Author(s)
      浅井俊樹,小原拓也,山本明保
    • Organizer
      電気学会 金属・セラミックス/超電導機器 合同研究会 若手研究会「金属・セラミックスセミナー」
  • [Presentation] Bayesian engineered high critical current density in K doped Ba122 polycrystalline materials2020

    • Author(s)
      A.Yamamoto, S.Tokuta, R. Fujii, Y.Okada, Y.Shimada, S.Hata, K.Iida, A. Yamanaka
    • Organizer
      Applied Superconductivity Conference 2020
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Recent progress on the development of K-doped Ba122 bulk superconductors2020

    • Author(s)
      Akiyasu Yamamoto1,2,8, Shinnosuke Tokuta1,8, Yuta Hasegawa1, Rikuta Fujii1, Yuki Okada1, Yusuke Shimada3,8, Hikaru Saito4,8, Satoshi Hata4,5,8, Akimitsu Ishii6,8, Akinori Yamanaka6,8, Kazumasa Iida7,8
    • Organizer
      33rd International Symposium on Superconductivity
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Highly dense K-doped Ba122 polycrystalline bulks prepared by Spark Plasma Sintering2020

    • Author(s)
      S. Tokuta1,4, R. Fujii1, Y. Shimada2,4, S. Hata3,4, A. Yamamoto1,4
    • Organizer
      Applied Superconductivity Conference 2020
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] In-situ growth of (Ba,K)Fe2As2 epitaxial thin films by molecular beam epitaxy2020

    • Author(s)
      D. Qin, K. Iida, Y. Ma, H. Saito, S. Hata, M. Naito, A. Yamamoto
    • Organizer
      Applied Superconductivity Conference 2020
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Influence of synthesis condition on grain-structure of Ba-122 polycrystalline bulks2020

    • Author(s)
      Y. Shimada, S. Tokuta, Y. Okada, A. Yamanaka, A. Yamamoto, T. J. Konno
    • Organizer
      Applied Superconductivity Conference 2020
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Molecular beam epitaxy growth of superconducting (Ba,K)Fe2As22020

    • Author(s)
      D. Qin, K. Iida, H. Saito, Y. Ma, C. Wang, S. Hata, M. Naito, A. Yamamoto
    • Organizer
      IOP Publishing Twitter Poster Conference
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Synthesis of K-doped Ba122 polycrystalline bulks with high critical current density2020

    • Author(s)
      S. Tokuta, Y. Hasegawa, R. Fujii, Y. Shimada, S. Hata, and A. Yamamoto
    • Organizer
      33rd International Symposium on Superconductivity
    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2021-12-27  

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