拡散法によるビスマス系酸化物高温超伝導体の導体化に関する研究

1997 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 09650770
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 研究機関: 東海大学
• 研究代表者: 山田 豊 東海大学, 工学部, 教授 (10266372)
• 研究分担者: 太刀川 恭治 東海大学, 工学部, 教授 (40197372)
• キーワード: 酸化物高温超伝導体 / ビスマス系 / 拡散法 / バルク体 / 配向組織 / 臨界電流 / 電流リ-ド

研究概要

Bi系2212酸化物高温超伝導体の拡散法を用いた作製方法とその導体化について研究を行った。拡散法は、高融点の酸化物基盤と低融点の酸化物塗布材との拡散反応により所望の超伝導相を得る方法であるが、平成9年度は、中空円筒基盤(外/内径:20/16mm)の内外周部に厚さ約150μmの超伝導拡散層を合成し、実用上重要な臨界電流特性と組織との関係を主として調べた。生成したBi系2212超伝導層の臨界電流密度(Jc)は、4.2K、自己磁場下で20,000A/cm^2以上のバルク体としては高い値を示したが、これは、さきの中実円筒試料における拡散層と同様に、均一で緻密かつ配向した組織が中空円筒試料にも生成できたためである。試料の全拡散層面積で換算した臨界電流(Ic)は、約3,000Aに相当することから大電流用の導体として有望であろう。また、本年度設置した雰囲気熱処理炉を用い、拡散反応後の試料をアルゴン等の不活性ガス雰囲気において500〜600℃でアニールすると、臨界温度(Tc)が約10K向上した。Tcの向上は、温度マージンの増加となるため、特に、45K以上の高温域の磁場下におけるJcを向上した。酸化物高温超伝導体を大電流導体として応用する場合、超伝導バルク体と通電電極部との接触抵抗の低減が求められるが、本研究では拡散対の塗布材側に添加した銀の試料表面への析出効果により、1〜10nΩcm^2の極めて低い接触抵抗値が得られた。これは、300Aの通電に対して、わずか1mW程度のジュール発熱に相当し、拡散法により作製するバルク試料のユニークな特長の一つである。
今後は、拡散基盤や低融点塗布材の組成等最適な拡散対の組み合わせや、さらに実用的な塗布方法等のプロセス改善について研究するとともに、展開研究等において、本拡散法で作製したBi系2212超伝導体の大電流導体としての有用性を実証したいと思う。

研究成果

• [文献書誌] Y.Yamada,K.Tachikawa et al.: "Superconducting Properties and Structures in Bi-2212 Cylinders Synthesized by the Diffusion Process" 8th US-Japan Workshop on High-Tc Superconductors. (to be published).
• [文献書誌] Y.Yamada,K.Tachikawa et al.: "Structure and Superconducting Properties of Bi-2212 Cylinders prepared by Diffusion Process" Adv.Cryogenic Engineering. 44(to be published).
• [文献書誌] T.Hasabe,Y.Yamada et al.: "Cryocooler Cooled Superconducting Magnets and Their Applications" Proc.of Intn.Cryogenic Materials Conference. (to be published).
• [文献書誌] 山田豊、太刀川恭治ら: "拡散法により作製した円柱状Bi系酸化物高温超伝導体の超伝導特性と組織" 日本金属学会誌. 61巻9号. 836-841 (1997)
• [文献書誌] K.Tachikawa,Y.Yamada et al.: "Studies on Several Factors in the Critical Current Measurement of HTS Tapes Relating to the VAMAS Intercomparison" IEEE Trans.on Applied Superconductivity. 7・2. 1327-1330 (1997)
• [文献書誌] K.Tachikawa,A.Kikuchi et al.: "Critical Current in Tl-Base High-Tc Oxides Prepared by a Diffusion Process" Adv.in Superconductivity VIII,Eds.H.Hayakawa and Y.Enomoto,Springer-Verlag. 915-918 (1996)