Properties of Melt-growth Bulk Superconductor with non-superconductor nano-sized particles

本研究は液体窒素温度で実用が始まっている酸化物高温超電導体の結晶の塊であるバルク高温超電導体として比較的磁石性能の高いGdBa_2Cu_3O_7_-・について、空気中で溶融成長により、新たな磁束を安定的に捕捉保持させることができるナノサイズをはじめとする粒子を添加することによって磁石性能の向上を目指したものである. 結晶構造内部でGdとBaとが固溶体を形成するがこれの超電導特性を向上させるためにはアニール処理が有効であることを示し、様々な常磁性金属酸化物のナノ粒子を添加することによって固溶体形成が抑制され臨界電流やピン止め特性が向上することを明らかにしてきた. まず、さらに20年度にいたり、われわれの独創により、新規な磁束ピン止め中心材料として、軟磁性粒子の添加効果を調べた. バルク体から切り出した一部の領域とではあるが、Fe/Si系の軟磁性微粒子を適用して、臨界電流の磁場依存性において顕著なピン止め効果の増大を発見した.この効果の軟磁性粉添加量の増減による臨界電流の磁場中変化を精密に調べ、磁場中の臨界電流密度の最大値を見出した. また、単なる酸化鉄の添加では得られない幅広い磁場下での臨界電流値の向上を見出した. 高臨界電流密度の領域が磁石全面に均一化された素材を得ることが今後の次の段階の課題となる. この研究の過程で、均一化された素材を得ることと均一化された着磁を行うことが今後の次の課題となる. また、本年度は研究の最終年度にあたることから、応用の可能性のひとつである大電流リードを試作して、電流耐性と発熱特性の測定を試行した. その結果、磁場中でも、より発熱が少なく、モータ等における極めて短い距離で熱侵入を遮断して大電流を通電できる電流導入素子を実現できることを実証した.

本研究は液体窒素温度で実用が始まっている酸化物高温超電導体の結晶の塊であるバルク高温超電導体として比較的磁石性能の高いGdBa_2Cu_3O_7_-・について、空気中で溶融成長により、新たな磁束を安定的に捕捉保持させることができるナノサイズをはじめとする粒子を添加することによって磁石性能の向上を目指したものである. 結晶構造内部でGdとBaとが固溶体を形成するがこれの超電導特性を向上させるためにはアニール処理が有効であることを示し、様々な常磁性金属酸化物のナノ粒子を添加することによって固溶体形成が抑制され臨界電流やピン止め特性が向上することを明らかにしてきた. まず、さらに20年度にいたり、われわれの独創により、新規な磁束ピン止め中心材料として、軟磁性粒子の添加効果を調べた. バルク体から切り出した一部の領域とではあるが、Fe/Si系の軟磁性微粒子を適用して、臨界電流の磁場依存性において顕著なピン止め効果の増大を発見した.この効果の軟磁性粉添加量の増減による臨界電流の磁場中変化を精密に調べ、磁場中の臨界電流密度の最大値を見出した. また、単なる酸化鉄の添加では得られない幅広い磁場下での臨界電流値の向上を見出した. 高臨界電流密度の領域が磁石全面に均一化された素材を得ることが今後の次の段階の課題となる. この研究の過程で、均一化された素材を得ることと均一化された着磁を行うことが今後の次の課題となる. また、本年度は研究の最終年度にあたることから、応用の可能性のひとつである大電流リードを試作して、電流耐性と発熱特性の測定を試行した. その結果、磁場中でも、より発熱が少なく、モータ等における極めて短い距離で熱侵入を遮断して大電流を通電できる電流導入素子を実現できることを実証した.