| 研究課題/領域番号 |
21H01369
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分21050:電気電子材料工学関連
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| 研究機関 | 京都大学 |
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研究代表者 |
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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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
17,290千円 (直接経費: 13,300千円、間接経費: 3,990千円)
2023年度: 5,720千円 (直接経費: 4,400千円、間接経費: 1,320千円)
2022年度: 5,460千円 (直接経費: 4,200千円、間接経費: 1,260千円)
2021年度: 6,110千円 (直接経費: 4,700千円、間接経費: 1,410千円)
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| キーワード | 高温超伝導線材 / エピタキシャル成長 / 導電性酸化物 / REBa2Cu3O7 / 貴金属フリー / REBCO線材 / 導電性中間層 / 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 / 高温超伝導 / 酸素拡散 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
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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| 研究成果の概要 |
Agを必要としない低コストなRE123高温超伝導線材の作製を可能にする新規な導電性中間層物質の探索的研究を行い、Ni+(Sr1-XLaX)TiO3が全ての要件を満たすことを発見した。{100}<001>圧延再結晶集合組織Cuテープ上にNiと(Sr0.95La0.05)TiO3とYBa2Cu3O7超伝導薄膜をエピタキシャル成長させた試料を作製し、臨界電流密度Jcは1.1 MA/cm2と実用レベルの値を超えており、またNiと(Sr0.95La0.05)TiO3を合わせた層間抵抗は19μΩcm2、抵抗率は0.13Ωcmと十分低い抵抗が維持されていることを示した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究成果を市販の高温超伝導線材に適用することで、性能を維持したまま大幅な低コスト化が達成できる。低価格な高温超伝導線材が製造されるようになれば、実用化できれば、送配電網や電力機器の高効率化による大幅なCO2排出量低減が達成できる。また、船舶や航空機の電動化、フュージョンエネルギ（核融合発電）の実現を後押しできる。更に磁気共鳴画像診断装置（MRI）などの低価格化や維持費低下によって、医療費の低減に貢献するなど、社会に大きく貢献することになる。
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