| 研究課題/領域番号 |
26820119
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| 研究機関 | 米子工業高等専門学校 |
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研究代表者 |
田中 博美 米子工業高等専門学校, その他部局等, 准教授 (60511491)
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| 研究期間 (年度) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| キーワード | 電子・電気材料 / 解析・評価 |
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| 研究実績の概要 |
本研究はBi系高温超伝導材料の臨界電流密度(Jc)および、その異方性(γ：磁場によるJcの低下)を改善し、Bi系高温超伝導材料の実用化を促進することを目的とする。具体的には以下の2点について検討を行う。
① Bi系高温超伝導材料中に構造歪を積極的に導入する。構造歪はバッファー層(SrO)にイオン半径の異なる元素(Ca, Mg)を置換して導入する。これにより磁束が安定して存在できる非／弱超伝導相が形成されJc性能(絶対値・異方性)の改善が期待される。
② 汎用型バルク敏感光電子分光を用いて元素置換により生じた超伝導体の電子状態・化学状態の変化を明らかにする。
また、研究対象には電気的特性が結晶粒界の影響を受けない完全針状結晶を採用する。特に本年度はBi系超伝導材料におけるJc特性改善を行うため、①のBi系超伝導材料におけるJc増大(Ca添加)に取り組んだ。
これまでの我々の研究により、Bi系超伝導材料におけるJc値の改善には、バッファー層(SrO面)にイオン半径が異なるCa元素を添加することが効果的であることが分かってきた。そこで、まずはCa添加量の一層の増大を試みた。そして、Ca添加量の増加により、格子不整合に起因した構造歪がより多く誘起され、Jc値の更なる改善に繋がるかどうか調べた。
具体的には、母材であるガラス急冷体の組成Bi : Sr : Ca : Cu = 2 : 2 : y : 2yにおけるCa組成比yをy = 2～5の範囲で増加させた。 その結果、Ca置換量(Ca/Sr置換量)が～30%の範囲ではJcが改善されることが分かった。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
今年度の研究でBi系高温超伝導ウィスカーに添加するCa不純物を増加することで、高Jc化が実現できることを明らかにした。特に、Ca不純物の添加量が30％までは、系統的にJc値が改善されていくことを突き止めた。また、Ca添加量が増えると得られるBi系高温超伝導ウィスカーが作製しにくくなる。しかしながら、気相成長によるアシスト成長を導入することでこの問題も解決されつつある。
以上のことから、本研究は、おおむね順調に進展しているといえる。
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| 今後の研究の推進方策 |
Ca添加量の単純増加だけでCa/Sr置換量が上限に達した場合は、Caの置換先であるSrサイトに空席を積極的に作る。
具体的には、母材であるガラス急冷体の組成Bi : Sr : Ca : Cu = 2 : x : y : 2yにおけるSrの組成xをx = 2～0.5に減らすことで、Caの置換を起こり易くさせる。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
年度末の出張に対して、ぎりぎりまで旅費が確定せず、確定額によっては残額がマイナスになる恐れもあった。そのため、一部の物品購入を翌年度に行うことで対応した。
実際には旅費が想定よりも数百円程度、少額だったため次年度使用額が生じることとなった。
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| 次年度使用額の使用計画 |
昨年度、購入できなかった物品の購入費として使用する。
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| 備考 |
【受賞】
① 平成26年 ICEM2014 Best Poster Award ② 平成26年 Award for Encouragement of Research (IUMRS-ICA2014) ③ 平成26年 Powell Prize (PSA’14)④ 平成26年 Best Poster Award (ISSS-7)
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