超高効率送電技術に向けた超伝導ナノ組織制御に関する研究

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RE系高温超伝導薄膜内に常伝導物質(人工ピンニングセンター、APC)を添加することで、磁場中超伝導特性の向上が数多く報告されている。超伝導体内に離散化した状態で侵入する磁束(量子化磁束)にローレンツ力が生じ、運動することが超伝導特性の低下要因であるが、電流と磁場が平行である縦磁場では理論上ローレンツ力はゼロとなる。縦磁場においては直交磁場中とは異なり、縦磁場効果と呼ばれる特異な電磁現象が観察される。縦磁場においてもAPC導入は効果的であり、これまでに規則的な多層構造によるAPC導入が縦磁場効果による大幅な電流容量増大を引き起こすことを報告してきた。縦磁場効果の報告は主に単結晶基板上での研究であったが、応用に向けて曲折可能な金属基板上での実証が必要である。これまで大幅なJc増加が観察できたBaHfO3(BHO)添加SmBa2Cu3Oy(Sm123)多層薄膜を様々な条件で作製、評価し、大幅なJc増加を金属基板上でも再現することができた。このJc増加を電力ケーブルへ応用することが本研究の最終目標であるため、まずはAPC無添加中尺線材によるケーブル試作に着手した。長さ約10 cm、幅2 mmの無添加Sm123中尺線材を作製し、これを16本用いて電力ケーブルの試作を行った。結果として、電流端子を接続する際に、保護層であるAg層がハンダにより融解し、超伝導層に深刻なダメージを与えることがわかった。そのため、ハンダによる熱融解に耐えられる強固な保護層として、電解めっきによるCu保護層の作製を新たな研究課題として立ち上げ、現在着手している。