2023 Fiscal Year Annual Research Report
Examination of new process for application of polycrystalline high-temperature superconducting materials
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21H01615
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Research Institution | Tokyo University of Agriculture and Technology |
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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)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2025-03-31
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| Keywords | 超伝導 / バルク材料 / プロセス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
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、比較的大型のバルク体試料の試作を行うとともに、新規プロセスにより得た試料のデータ活用も検討した。
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)法を検討した。前年度に得られた化学組成制御に関する知見を元に、約2倍の直径を持つ円盤状バルク体試料を試作した。ホウ素源前駆体粉末を一軸プレスによりペレット成型後、Mg蒸気源と前駆体ペレットが直接触れないように隔壁を介して分離して設置し、不活性雰囲気下で850℃において熱処理を行うことで作製した。化学組成制御をおこなわなかった場合には隔壁のMg拡散孔の配置に由来した六角形模様がみられ、クラックも観察された。一方、化学組成制御を行った場合には、六角形模様やクラックはみられず、比較的組織均質性の高いバルク体試料が得られたことが分かった。表面の付着物を取り除いた後の、バルク体試料表面に対してXRD解析を行ったところ、ほぼ単相のMgB2相が得られており、比較的大型の試料においても相純度が90%以上と高く、不純物が少ないことが確認できた。
一方、鉄系超伝導体については新規プロセスを適用することで試料を合成し、人工知能の手法の一つである深層学習を活用することで、電子顕微鏡の画像から高精度な3次元ミクロ構造をモデル化することに成功した。
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| 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。
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| Strategy for Future Research Activity |
研究計画に沿って研究を推進する。最終年度となる次年度は、新規プロセスにより試作に成功した比較的大型の試料の超伝導特性の評価を実施するとともに、論文発表を重点的に進める。
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[Presentation] ,Deep Learning of Microstructures towards Modeling of Transport in Ceramics,The International Conference on the Science and Technology for Advanced Ceramics and Data Driven Materials Research for Electronics,2024,2024,1,12024
Author(s)
Akiyasu Yamamoto, Yoshiki Nishiya, Tastunori Ishibashi, Takahiro Hosokawa, Yu Hirabayashi, Haruka Iga, Shota Ishiwata, Nur Rahmawati Ayukaryana, Shinnosuke Tokuta, Yusuke Shimada
Organizer
The International Conference on the Science and Technology for Advanced Ceramics and Data Driven Materials Research for Electronics
Int'l Joint Research / Invited
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[Presentation] Process machine learning, twinning network graph analysis & record high trapped magnetic field of Ba122 polycrystalline bulk superconductors2023
Author(s)
Akiyasu Yamamoto1,7, Shota Ishiwata1, Shinjiro Kikuchi1, Yuta Hasegawa1, Shinnosuke Tokuta1,7, Akimitsu Ishii2,7, Akinori Yamanaka1,7, Yusuke Shimada3,7, Zimeng Guo4,7, Satoshi Hata4,7, Takuto Kojima5,7, Kentaro Kutsukake6,7, Hiroaki Kudo5,7 & Noritaka Usami5,7
Organizer
13th International Workshop on Processing and Applications of Superconducting (RE)BCO Materials (PASREG 2023)
Int'l Joint Research / Invited
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[Presentation] Record High Trapped Field in Ba122 Polycrystalline Bulk Magnets Achieved by Data Driven Process Design & Microstructural Deep Learning2023
Author(s)
Akiyasu Yamamoto1,4, Shota Ishiwata1, Shinjiro Kikuchi1, Shinnosuke Tokuta1,4, Yoshiki Nishiya1, Haruka Iga1, Yu Hirabayashi1, Hiroki Ogawa1, Akimitsu Ishii2,4, Yusuke Shimada3,4, Akinori Yamanaka1,4
Organizer
Materials Research Meeting 2023
Int'l Joint Research / Invited
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[Presentation] 微細組織画像の深層学習に基づく多結晶型超伝導材料の輸送特性予測,第84回応用物理学会秋季学術講演会,2023
Author(s)
石橋 辰則, 細川 貴弘, 西谷 慶輝, 平林 由宇, 伊加 遥河, 小原拓也, 児玉 一宗, 田中 秀樹, 山本 明保
Organizer
第84回応用物理学会秋季学術講演会
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