デモ実験等で用いる超伝導体YBa2Cu3O7の作製

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高温超伝導体YBa_2Cu_3O_7の作製について、原料であるY_2O_3とBaCO_3とCuOの各粉末の混合時間と仮焼成温度ならびに時間の決定を行った。各粉末の混合時間は2時間程度で均一となり、その後は時間に関係なく、また仮焼成温度および時間も、所定の温度および時間以上であれば大差の無いことがわかった。仮焼成物の成型は本研究の課題である磁石が安定して浮くことの出来る最適なペレット径を作製するため成型器を設計し、ペレット径を約33mmの成型物として成型した。成型時の圧力に関しては様々の報告があり、この成型圧力が後の本焼成に影響を及ぼし、常温と超伝導温度とを幾度となく、繰り返すデモ実験の際には脆さとなって現れてくる。換言すれば急激な温度変化に対しても安定な寿命の長い超伝導体の作製に、成型時の圧力が最も影響を及ぼすと考えられる。また成型の際にエーテルを加えると成型が容易になることが知られているが、マイスナー効果の観点から今回の研究ではエーテルを加えずに行った。このようにして作製したペレットの本焼成を行い、作製した超伝導体を液体窒素にて急激に冷却し、ネオジム磁石を浮遊させマイスナー効果を確認した。その後常温まで戻す実験を繰り返し行った結果、いずれのペレットも繰り返し回数に若干の差は認められたが、常温時に戻した時、ひび割れ等の脆さが現れた。これは成型圧力や本焼成時の温度管理や時間、更には酸素濃度を変化させても、避けることは不可能であった。そこでひび割れの程度の激しいものについては、ペレットを再び混合して均一化し、再成型および再焼成を行い、またひび割れの小さい物については、エポキシ接着剤にて接着し、先と同様に超伝導温度と常温との間で繰り返し実験を行った。再成型および再焼成による超伝導現象の消失や、マイスナー効果の低下が心配されたが、一度超伝導体として作製した物は、その後の加工でその性質が損なわれず、繰り返して使用することが可能であることが分かった。またエポキシ接着した物も充分に使用することが出来るが、使用頻度の限界については、この先まだ検討の余地があるものと思われる。最後に焼成後のペレットについてXRDにて結晶構造を調べた結果、YBa_2Cu_3O_7の回折図形より2θニ32°付近に結晶構造のピークが確認できたが結晶化の状態により第一ピークのみ認められたものと第一ピークと第二ピークとが明確に分かれたものとがあることが分かった。これらの違いと超伝導現象の有無との関係については、今回の研究では第一ピークのみでも、またピークが分かれたものでもマイスナー効果は認められ、ピーク形状の観点からは顕著な違いが認められず、今後更に詳細に検討してゆく必要があるものと思われる。