2011 年02 月12 日

株式会社藤仓（社长 长浜洋一）成功地开发800ｍ级的具有高度超导电特性的钇系氧化物超导电线（注1）。

 

钇系超导电线因每单位截面的临界电流密度（Jc：注2）大，可得到能通过最大电流的超导电线。另外，还具有在液体氮温度时，磁场中的临界电流（Ic：注2）大的特点，故而所有的超导电设备都可用廉价的液体氮进行冷却，其应用范围将会更为广泛。

 

在制造钇系超导电线材时，需要对结晶进行高度排列，同时需要对亚微米的结晶进行长距离的控制，因而制造长距离线材非常困难。自2004年本公司成功地研制了世界首例100m长线材后，继续进行努力开发，于2008年2月实现了实用领域的300A, 500m长的线材制造，要想实现更广范围的使用，必须开发1000m级的线材。

 

这次，开发的816.4ｍ长超导电线，其临界电流（Ic：注2）的特性为572Ａ。临界电流（Ic：注2）和长度（L）的积Ic・L值。超导电线材的首冠于2009年8月被美国SuperPower公司发表的300,330Am剥夺。而在2010年10月本公司开发了615ｍ长，609A的超导电线达到了374,535Am的世界记录，夺回了首冠，这次的Ic・L值为466,981Am再次更新了世界记录。

 

本次开发是对藤仓已开发的IBAD中间层(注3)以及PLD超导电层(注4)进行改良，设法在全长中得到均匀的特性。特别是对形成超导电层的PLD（激光镀气法）程序(注4)进行了改良，开发了新的 “热壁式加热方法”，成功地实现了稳定管理超导电膜成长面的温度，管理技术得到了飞跃性的发展。从而实现了保持整个长度高特性线材的高成品率制造。其结果如图2所示，在10月份成功地制造了615m x 609A和100ｍ x 706A的超导电线，这次又成功地制造了816.4ｍｘ572A的超导电线。

 

今后还要为实现更长尺寸化、高性能化和低成本化而努力，以2012年为目标实现1,000,000Am 的Ic・L值，同时为更进一步地促进以电力设备为主的各种超导电设备的实用化，积极推动1000m级Y系超导电线的供应。

 

本次成果是在独立行政法人 新能源•产业技术综合开发机构（NEDO：注5）委托实施的“钇系超导电电力设备技术开发”项目成功的基础上而实施的，同时也有助于独立行政法人 新能源•产业技术综合开发机构（NEDO：注5）委托研究开发的“替代稀有金属的材料开发项目（钇系复合材料的开发）”的研究开发。

（脚注）

注1）钇系超导电线材　

钇系超导电线材是将Y:Ba:Cu的比率，按1:2:3为基础而生成的超导电氧化物，其特征是在液体氮温度（77K：负196℃）时，在磁场中的临界电流密度（Jc：注2）大，利用其在磁场中的高特性，期待在马达、MRI等磁体中的应用。另外线材制造成本还有待降低，正探讨在电力电缆方面的应用。
迄今已发现了很多能在液体氮温度时成为超导电体的氧化物超导电材料，并被研究，现在作为实用材料的是铋系材料和钇系材料这二种。铋系材料通过现有的压延、热处理等加工方法，比较容易得到结晶排向，同时也实现了km水平的线材。但临界电流密度（Jc：注2）始终停留在数万A/cm2水平，作为实用性超导电线材还希望能得到更高数位级的特性。特别是在液体氮温度领域时，磁场中的临界电流（Ic：注2）降低幅度大，在磁场中如果使用铋系线材就必须实现20K（负253℃）以下的冷却。

注2）临界电流、临界电流密度　

在超导电状态中流过的最大电流值称为临界电流(Ic)，电流值依赖于温度和磁场而存在。临界电流(Ic)除以超导电体截面积的商为临界电流密度(Jc)。

注3）离子束助镀气法：IBAD法　 　

这是制造钇系线材的关键技术，是高度控制影响超导电特性的结晶在金属带上的排向性的方法，适合制造金属带和超导电体之间的中间层。藤仓拥有日、美、欧的基本专利，高特性的Y系线材大多使用该IBAD法进行制造。

注4）激光镀气法：PLD法　

是制造钇系超导电层的方法，使用准分子激光，将紫光线脉冲光聚光在真空中的超导电体上，对超导电膜进行蒸着的方法。这次，新开发了将使超导电薄膜成长的整个领域像电炉那样，隔热地围起来的“热壁式”方式，成功地实现了极其稳定的成膜条件，从而开发了创世界记录的线材。

注5）NEDO：独立行政法人　新能源・产业技术综合开发机构　　

理事长　村田　成二　神奈川县川崎市幸区大宮町1310番

800m长钇系氧化超导电线