ナノ組織制御により人工磁束ピンニング点を導入した高温超伝導線材の創製

通过纳米结构控制引入人工磁通钉扎点来创建高温超导线

• 批准号: 08J04011
• 负责人: 三浦 正志
• 金额: $ 1.02万
• 依托单位: International Superconductivity Technology Center Superconductivity Research Laboratory
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2008
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2008 至 2011
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-08J04011/
• 关键词: ナノ組織制御; 高温超伝導線材; 臨界電流密度; 結晶成長; 磁束ピンニング点

超伝導電力貯蔵装置(SMES)や変圧器にREBCO超伝導線材を応用するためには、磁場下で高い臨界電流(I_c)が必要となる。磁場下で高いI_cを得るために、最も低コスト化が期待される金属有機酸塩堆積(MOD)法により作製し、独自の手法を用いて超電導層内部に等方的な形状を有する磁束ピンニング点(BaZrO_3ナノ粒子)を導入した。また、磁場中超伝導特性と人工磁束ピンニング点の形状、密度等との関係を調べることにより人工磁束ピンニング点と量子化磁束との相互関係を調べた。本研究ではこれまで報告例が少ないBaZrO_3ナノ粒子をMOD法の体積拡散による成長を制御し、世界で初めて膜面方向だけでなく膜厚方向にも均一分散させた。その結果、Y_<1-x>Gd_xBa_2Cu_3O_y+BZO線材は、液体窒素温度、B=～5Tにおいてあらゆる磁場印加角度に対して等方的かつ世界最高のI_<c,min>(I_cの最低値)を得ることに成功した。人工磁束ピンニング点と量子化磁束との相互関係を明らかにするため、人工磁束ピンニング点を導入したREBCO線材の磁場中超伝導特性と人工磁束ピンニング点の形状、密度等との関係を調べた。装置としてB=65Tまで磁場発生可能な米国国立ロスアラモス研究所高磁場センターのパルスマグネットを用いて評価した。その結果、人工磁束ピンニング点を導入していないYBCOに比べて、YGdBCO+BZO線材は、高密度かつ等方的なBZOナノ粒子を有するため、65Tという超磁場下においても高い超伝導特性を維持することを世界で初めて確認した。また、YGdBCO+BZO線材は、3次元の人工磁束ピンニング点が有効的に量子化磁束を捕らえ、従来のvortex-glass的振る舞いではなくBose-glass的な振る舞いをすることが確認された。今回の成果より、磁束ピンニング点の次元性の違いによって、量子化磁束の超伝導体内における振る舞いが異なることが明らかになった。

Superconducting electric power storage devices (SMES) are necessary for the application of REBCO superconducting materials in voltage devices and magnetic fields. Under a magnetic field, the highest I_c can be obtained, and the lowest I_c can be obtained. The metal-organic acid deposition (MOD) method is used to prepare and introduce magnetic beams into the superconducting layer. The relationship between the superconductivity of the magnetic field and the shape and density of the dots of the artificial magnetic beam can be adjusted. In this study, we report an example of how BaZrO_3 particles are dispersed uniformly in the MOD method, and how the growth of BaZrO_3 particles is controlled. The results show that Y_<1-x>Gd_xBa_2Cu_3O_y+BZO wire, liquid temperature, B=~5T, magnetic field angle, etc. are the highest in the world, I_&lt;c,min&gt;(I_c minimum value). The relationship between the artificial magnetic beam and the quantized magnetic beam is clearly defined. The artificial magnetic beam and the quantized magnetic beam are introduced into the REBCO wire. The relationship between the superconducting characteristics of the magnetic field and the shape and density of the artificial magnetic beam and the quantized magnetic beam is adjusted. The device B=65T magnetic field generation possibility is evaluated by the National Institute of High Magnetic Field Research. As a result, artificial magnetic beams are introduced into YBCO, YGdBCO+BZO wires, and BZO particles with high density are maintained at 65T under hypermagnetic fields. YGdBCO+BZO line material, three-dimensional artificial magnetic beam dot, quantized magnetic beam, capture, and vortex-glass vibration dance, Bose-glass vibration dance, and confirmation. The results of this paper are as follows: magnetic beam, quantum beam.

项目成果

日刊工業新聞

日刊工业新闻

• 发表时间: 2014
• 作者: 不破勝彦;手島大仁;成清辰生;磯川恭平，大内茂人;森脇 大，阿部 晶;宇田拓樹，杉本純一，渡辺亨;Yamada Keisuke;大内茂人，小谷斉之
• 通讯作者: 大内茂人，小谷斉之

"Nanostructural characterization of Y_<1-x>Gd_xBa_<1.5>Cu_3O_y coated conductor with BaZrO_3 particles by TEM

"BaZrO_3 颗粒 Y_<1-x>Gd_xBa_<1.5>Cu_3O_y 涂层导体的纳米结构表征

• 发表时间: 2009
• 作者: T.Kato;R.Yoshida;M.Miura;5 coauthor
• 通讯作者: 5 coauthor

In-situ observation and simulation of growth process of faceted RE123 crystal

刻面RE123晶体生长过程的原位观察与模拟

• 发表时间: 2009
• 作者: N.Mori;T.Maebatake;M.Miura;4 coauthor
• 通讯作者: 4 coauthor

Transmission electron microscopy study a Y_<1-x>Sm_xBa_2Cu_3O_y coated conductor containing BaZrO_3 particles

透射电子显微镜研究含有 BaZrO_3 颗粒的 Y_<1-x>Sm_xBa_2Cu_3O_y 涂层导体

• 发表时间: 2009
• 作者: T.Kato;M.Miura M.Yoshizumi;4 coauthor
• 通讯作者: 4 coauthor

Investigation on starting solution of TFA–MOD process for high-speed production of YBCO coated conductors

• DOI: 10.1016/j.physc.2009.05.022
• 发表时间: 2009-10
• 期刊: Physica C-superconductivity and Its Applications
• 影响因子: 1.7
• 作者: K. Nakaoka;H. Ichikawa;M. Miura;Y. Sutoh;M. Yoshizumi;T. Izumi;Y. Yamada;Y. Shiohara