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2022 Fiscal Year Annual Research Report

Examination of new process for application of polycrystalline high-temperature superconducting materials

Research Project

Project/Area Number 21H01615
Allocation TypeSingle-year Grants
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) 2021-04-01 – 2025-03-31
Keywords超伝導 / バルク材料 / 磁場応用
Outline of Annual Research Achievements

優れた素質を持つ高温超伝導材料を多結晶形態で応用することを目指し、新規プロセスの基礎開発を目的として研究を進めた。本年度は、液体水素温度などでの高温での応用が可能な超伝導材料として注目されているMgB2の合成プロセスを主に検討した。
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が、従来の合成プロセスでは反応時に空隙や不純物が生じることが課題となっていた。そこで本研究では、ホウ素源ペレットにマグネシウムの金属蒸気を輸送し、高充填率なMgB2バルクが得られる、独自のマグネシウム気相輸送(MVT)法に取り組んだ。前年度に得られた化学反応時における組織形成過程に関する知見を元に、反応前駆体となるホウ素源ペレットの化学組成を系統的に変化させてMVT法バルクを作製した。走査型電子顕微鏡により微細組織、化学組成を評価したところ、これまでと比較してより均質な微細組織が得られ、組成制御によって化学反応時の歪生成を大幅に抑制できることを示唆する結果が得られた。
一方、MVT法は、他の高充填率MgB2バルクの合成プロセスとは異なり、原理的に熱処理時の高圧力印加を要さないため、大型のバルクの作製に有利であると考えられる。そこで、得られた化学組成に関する知見も活用することで、より大型のバルクの試作に向けた検討にも着手した。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

研究実績の概要に記載の実績が得られており、おおむね研究計画に沿って順調に進捗しているため。

Strategy for Future Research Activity

研究計画に沿って研究を推進する。次年度は超伝導特性についての検討を重点的に進める。

  • Research Products

    (33 results)

All 2023 2022 Other

All Int'l Joint Research (3 results) Journal Article (6 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Peer Reviewed: 6 results,  Open Access: 4 results) Presentation (23 results) (of which Int'l Joint Research: 8 results,  Invited: 2 results) Book (1 results)

  • [Int'l Joint Research] 国立強磁場研究所/国立フェルミ研究所(米国)

    • Country Name
      U.S.A.
    • Counterpart Institution
      国立強磁場研究所/国立フェルミ研究所
  • [Int'l Joint Research] ケンブリッジ大学/ロンドン大学(英国)

    • Country Name
      UNITED KINGDOM
    • Counterpart Institution
      ケンブリッジ大学/ロンドン大学
  • [Int'l Joint Research] ウィーン工科大(オーストリア)

    • Country Name
      AUSTRIA
    • Counterpart Institution
      ウィーン工科大
  • [Journal Article] Recent progress on epitaxial growth of Fe-based superconducting thin films2023

    • Author(s)
      Iida Kazumasa、Hanisch Jens、Hata Satoshi、Yamamoto Akiyasu
    • Journal Title

      Superconductor Science and Technology

      Volume: 36 Pages: 063001~063001

    • DOI

      10.1088/1361-6668/acccb2

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] A Comparative Study of Experimental and Simulated Trapped Magnetic Field of MgB<sub>2</sub> Bulks Prepared by the Magnesium Vapor Transport Process2023

    • Author(s)
      Ikeda N.、Ainslie M.、Tanaka R.、Yamamoto A.
    • Journal Title

      IEEE Transactions on Applied Superconductivity

      Volume: 33 Pages: 1~5

    • DOI

      10.1109/TASC.2023.3253070

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Enhanced critical current density in K-doped Ba122 polycrystalline bulk superconductors via fast densification2022

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

      iScience

      Volume: 25 Pages: 103992~103992

    • DOI

      10.1016/j.isci.2022.103992

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Three-dimensional microstructure and critical current properties of ultrafine grain Ba(Fe,Co)2As2 bulk superconductors2022

    • Author(s)
      Shimada Yusuke、Tokuta Shinnosuke、Yamanaka Akinori、Yamamoto Akiyasu、Konno Toyohiko J.
    • Journal Title

      Journal of Alloys and Compounds

      Volume: 923 Pages: 166358~166358

    • DOI

      10.1016/j.jallcom.2022.166358

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] MgB2 Thin Films Fabricated by Pulsed Laser Deposition Using Nd:YAG Laser in an In Situ Two-Step Process2022

    • Author(s)
      Ozaki Toshinori、Kikukawa Satoshi、Tanaka Rika、Yamamoto Akiyasu、Tsuruta Akihiro、Tsuchiya Yuji
    • Journal Title

      Condensed Matter

      Volume: 7 Pages: 48~48

    • DOI

      10.3390/condmat7030048

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] K-doped Ba122 epitaxial thin film on MgO substrate by buffer engineering2022

    • Author(s)
      Qin Dongyi、Iida Kazumasa、Guo Zimeng、Wang Chao、Saito Hikaru、Hata Satoshi、Naito Michio、Yamamoto Akiyasu
    • Journal Title

      Superconductor Science and Technology

      Volume: 35 Pages: 09LT01~09LT01

    • DOI

      10.1088/1361-6668/ac8025

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 深層学習による多結晶型超伝導体微細組織の相識別2023

    • Author(s)
      西谷 慶輝 1 細川 貴弘 1 平林 由宇 1 伊加 遥河 1, 長谷川友大 1 , 德田 進之介 1 嶋田 雄介 2 山本 明保 1
    • Organizer
      第70回応用物理学会春季学術講演会
  • [Presentation] 磁気光学法を用いた放電プラズマ焼結法KドープBaFe2As2多結晶バルクの臨界電流特性評価2023

    • Author(s)
      石渡 翔大 1 卞 舜生 2 為ヶ井 強 2 菊池慎次郎 1 長谷川 友大 1 , 池田 直生 1 山本 明保 1
    • Organizer
      第70回応用物理学会春季学術講演会
  • [Presentation] Microstructural Investigation of Ag-added BaFe1.84Co0.16As2 Bulk Superconductor2023

    • Author(s)
      Nur Rahmawati Ayukaryana1, Yuta Hasegawa1, and Akiyasu Yamamoto1
    • Organizer
      第70回応用物理学会春季学術講演会
  • [Presentation] Ba-122多結晶バルクの粒界組織における新規結晶方位解析法開発2023

    • Author(s)
      嶋田 雄介1,長谷川 友大2, 德田 進ノ介2, 村岡 幸樹3,小島 拓人4,郭 子萌3, 波多 聰3,工藤 博章4,宇佐美 徳隆4,山本 明保2
    • Organizer
      第70回応用物理学会春季学術講演会
  • [Presentation] Process Machine Learning of Iron-based Superconducting Polycrystalline Bulks2022

    • Author(s)
      Akiyasu Yamamoto1,4, Shinnosuke Tokuta1,4, Yuta Hasegawa1, Shinjiro Kikuchi1, Akimitsu Ishii1,4, Yusuke Shimada2,4, Satoshi Hata3,4, Akinori Yamanaka1,4
    • Organizer
      2022 Materials Research Society (MRS) Spring Meeting (online)
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Process Machine Learning, Trapped Magnetic Field, and Key Microstructural Features of Ba122 Superconductors2022

    • Author(s)
      Akiyasu Yamamoto1,4, Shinnosuke Tokuta1,4, Yuta Hasegawa1, Shinjiro Kikuchi1, Akimitsu Ishii1,4, Yusuke Shimada2,4, Zimeng Guo3,4, Satoshi Hata3,4, Akinori Yamanaka1,4
    • Organizer
      Applied Superconductivity Conference 2022
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Superconducting Property of Ba1?xKxFe2As2/BaFe2As2/MgO and the Role of Buffer Layer2022

    • Author(s)
      Dongyi Qin*1,2, Takafumi Hatano3,2, Kazumasa Iida6,2, Zimeng Guo4,2, Hongye Gao5, Satoshi Hata4,2, Michio Naito1,2, Akiyasu Yamamoto1,2
    • Organizer
      Applied Superconductivity Conference 2022
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Microstructural Design of Ba122 Superconductors through High Energy Milling and Spark Plasma Sintering2022

    • Author(s)
      Yuta Hasegawa1, Yusuke Shimada2, Satoshi Hata3, Shinnosuke Tokuta1, Shinjiro Kikuchi1, Akiyasu Yamamoto1
    • Organizer
      Applied Superconductivity Conference 2022
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Comparative study of bulk geometry dependence on trapped magnetic field in iron-based and MgB2 superconductors by finite element method2022

    • Author(s)
      Nao Ikeda*1, Mark Ainslie2, Shinnosuke Tokuta1, Rika Tanaka1, Yuta Hasegawa1, Tomoki Shirahata1, Akiyasu Yamamoto1
    • Organizer
      Applied Superconductivity Conference 2022
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Multiscale grain structure of Ba-122 superconducting polycrystalline bulks2022

    • Author(s)
      Yusuke Shimada1,4, Sinnosuke Tokuta2,4, Yuta Hasegawa2,4, Zimeng Guo3,4, Hongye Gao3,4, Satoshi Hata3,4, Akiyasu Yamamoto2,4
    • Organizer
      Applied Superconductivity Conference 2022
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Fundamental understanding of heavy ions irradiation effects on Fe-based superconductors2022

    • Author(s)
      Z-H Sung1, A Masi2,3, G. Celentano3, S. Bidhar1, F. Pellemoine1, Y. Hasegawa4, S. Tokuta4 , A Yamamoto4, and T Spina1,5
    • Organizer
      Applied Superconductivity Conference 2022
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] A bi-layer barrier design for 122-type iron-based superconducting wires and tapes2022

    • Author(s)
      Xingchen Xu1, Zuhawn Sung1, Fang Wan1, Yuta Hasegawa2, shinjiro kikuchi2, Akiyasu Yamamoto2
    • Organizer
      Applied Superconductivity Conference 2022
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Materials(機械学習、鉄系・MgB2)2022

    • Author(s)
      山本明保
    • Organizer
      2022年度第3回冷凍部会(公開)例会
    • Invited
  • [Presentation] 放電プラズマ焼結法Ba122多結晶バルクのJcにおける高エネルギー混合効果2022

    • Author(s)
      長谷川 友大1、石渡 翔大1、菊池 慎次郎1、嶋田 雄介2,4、波多 聰3,4、山本 明保1,4
    • Organizer
      第83回応用物理学会秋季学術講演会
  • [Presentation] Mg気相輸送(MVT)法によるMgB2超伝導バルク大型化に向けた検討2022

    • Author(s)
      白旗 知暉1、川﨑 玲1、山本 明保1 (1.農工大工)
    • Organizer
      第83回応用物理学会秋季学術講演会
  • [Presentation] Fe(Se,Te)薄膜の作製評価および[010]-tiltバイクリスタル化2022

    • Author(s)
      山内 慶洋1, 飯田 和昌2,5, 畑野 敬史1,5, 郭 子萌3,5, 高 紅叶3, 德田 進之介4,5, 波多 聰3,5, 山本 明保4,5, 生田 博志1
    • Organizer
      第83回応用物理学会秋季学術講演会
  • [Presentation] 結晶方位データとフローネットワークを用いた多結晶超伝導材料の輸送モデリングの検討2022

    • Author(s)
      浅井俊樹、嶋田雄介、長谷川友大、德田進之介、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] 深層学習による多結晶超伝導材料の微細組織相解析2022

    • Author(s)
      西谷慶輝、細川貴弘、平林由宇、伊加遥河、長谷川友大、德田進之介、嶋田雄介、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] 大型MgB2バルク作製に向けたMVT法バルクの微細組織観察2022

    • Author(s)
      白旗知暉、川﨑玲、池田直生、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] 放電プラズマ焼結法KドープBaFe2As2多結晶バルクの磁気光学測定2022

    • Author(s)
      石渡翔大、長谷川友大、菊池慎次朗、山本明保、卞舜生、為ケ井強
    • 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] 結晶方位データに基づく超伝導電流輸送のフローネットワーク解析2022

    • Author(s)
      浅井俊樹、嶋田雄介、山本明保
    • Organizer
      第104回低温工学・超伝導学会研究発表会
  • [Presentation] 高エネルギー混合法CoドープBa122多結晶バルクのマクロ/ミクロ超伝導特性評価2022

    • Author(s)
      長谷川友大、卞舜生、為ヶ井強、菊池慎次郎、石渡翔大、山本明保
    • Organizer
      第104回低温工学・超伝導学会研究発表会
  • [Presentation] MVT法MgB2超伝導バルクの大型化に向けた捕捉磁場電磁界解析2022

    • Author(s)
      池田直生、田中里佳、白旗知暉、川﨑玲、山本明保
    • Organizer
      第104回低温工学・超伝導学会研究発表会
  • [Book] Processing of Low Tc Conductors: The Compound MgB2 (Chapter); Handbook of Superconductivity: Processing and Cryogenics Volume II edited by David A. Cardwell, David C. Larbalestier and Aleksander I. Braginski2022

    • Author(s)
      Akiyasu Yamamoto and Rene Flukiger
    • Total Pages
      16
    • Publisher
      CRC Press
    • ISBN
      1439817340

URL: 

Published: 2023-12-25  

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