Exploratory research on high-performance conductive oxides for practical high-temperature superconducting wires.
| Project/Area Number |
21H01369
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 21050:Electric and electronic materials-related
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
土井 俊哉 京都大学, エネルギー科学研究科, 教授 (30315395)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥17,290,000 (Direct Cost: ¥13,300,000、Indirect Cost: ¥3,990,000)
Fiscal Year 2023: ¥5,720,000 (Direct Cost: ¥4,400,000、Indirect Cost: ¥1,320,000)
Fiscal Year 2022: ¥5,460,000 (Direct Cost: ¥4,200,000、Indirect Cost: ¥1,260,000)
Fiscal Year 2021: ¥6,110,000 (Direct Cost: ¥4,700,000、Indirect Cost: ¥1,410,000)
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| Keywords | 高温超伝導線材 / REBCO線材 / 導電性中間層 / エピタキシャル成長 / 結晶配向制御 / 立方体集合組織Cu / 圧延再結晶集合組織 / 立方体集合組織Cuテープ / 導電性酸化物 / 高温超伝導 / 酸素拡散 |
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| Outline of Research at the Start |
高温超伝導が社会に広く普及するためには、REBa2Cu3O7（90 K以下の温度で電気抵抗が0になる）を用いた高温超伝導線材の大幅な低価格化が必要であるが、現状では既存のNb-Ti合金線材（低温超伝導物質で、4.2 Kに冷却して使用しなければならない）の50～100倍もの高価格である。R123線材を低価格にするためには、現在使用されているAgを不要にすることが求められ、そのためには高温でもRE元素、Ba、Cu、酸素を通さない新しい導電性酸化物を発見する必要がある。本研究では、酸化物中の金属イオン、酸素イオンの拡散メカニズムの解明に取り組み、更に新しい導電性酸化物の発見を目指す。
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| Outline of Annual Research Achievements |
2023年度は、2023年度の研究結果を受けて、{100}<001>圧延再結晶集合組織Cuテープ上にNiをエピタキシャル成長させた金属テープ上に、還元性雰囲気中で (Sr1-XLaX) TiO3(置換率x=0.05~0.15)薄膜を導電性中間層として成膜し、その上に2軸配向したYBa2Cu3O7超伝導薄膜をエピタキシャル成長させたYBa2Cu3O7/La-STO/Ni/Cu試料の77 K、自己磁場中の臨界電流密度JcおよびYBa2Cu3O7層とCu層の間の層間抵抗の評価を行った。
JcはYBa2Cu3O7超伝導薄膜の作製条件に強く依存し、酸素分圧32 Pa、成膜温度745℃で作製した場合に最も高い値、Jcは=1.1 MA/cm2が得られた。特にJc値は成膜温度に敏感に依存し、成膜温度が5℃ずれるとJcは数分の1まで大きく低下することが分かった。
また、試料を適切な形状にパターニングして、厚さ方向に電流を流して、77 KにおいてYBa2Cu3O7層とCu層の間の1 cm2当たりの層間抵抗R層間を測定した。R層間は成膜時間が長くなるにしたがって大きくなり、4分で成膜することによってR層間=1.9×10-5Ωcm2、ρ=0.13Ωcmと、導電性中間層として十分に低い抵抗が得られた。
以上のように、Niと(Sr1-XLaX) TiO3(置換率x=0.05~0.15)を導電性中間層とすることで、2軸結晶配向させたCuテープを用いて実用的な性能を有するAgを使用しない低コストな高温超伝導線材の作製が可能となることを示した。
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| Research Progress Status |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(3 results)
Research Products
(7 results)
