特許 6161034 ＭｇＢ２超伝導体の製造方法およびＭｇＢ２超伝導体

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6161034

(24)【登録日】2017年6月23日

(45)【発行日】2017年7月12日

(54)【発明の名称】ＭｇＢ２超伝導体の製造方法およびＭｇＢ２超伝導体

(51)【国際特許分類】

   H01B 13/00 20060101AFI20170703BHJP

   H01B 12/04 20060101ALI20170703BHJP

   H01B 12/10 20060101ALI20170703BHJP

   C01B 35/04 20060101ALI20170703BHJP

   C01G 1/00 20060101ALI20170703BHJP

【ＦＩ】

   H01B13/00 565Z

   H01B12/04ZAA

   H01B12/10

   C01B35/04 C

   C01G1/00 S

【請求項の数】8

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2013-259711(P2013-259711)

(22)【出願日】2013年12月17日

(65)【公開番号】特開2015-118748(P2015-118748A)

(43)【公開日】2015年6月25日

【審査請求日】2016年10月7日

【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成２５年度、独立行政法人科学技術振興機構、戦略的創造研究推進事業委託事業、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願

(73)【特許権者】

【識別番号】301023238

【氏名又は名称】国立研究開発法人物質・材料研究機構

(72)【発明者】

【氏名】熊倉 浩明

(72)【発明者】

【氏名】松本 明善

(72)【発明者】

【氏名】イェ シュジュン

【審査官】 北嶋 賢二

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１３−１６３９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−１９７０７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−３０７２５６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｂ １３／００

Ｃ０１Ｂ ３５／０４

Ｃ０１Ｇ １／００

Ｈ０１Ｂ １２／０４

Ｈ０１Ｂ １２／１０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

Ｍｇ粉末またはＭｇＨ_２粉末とＢ粉末との混合物を加圧成形して熱処理するＭｇＢ_２超伝導体の製造方法において、
前記Ｂ粉末に多環芳香族炭化水素を添加すると共に、この添加時には前記多環芳香族炭化水素の融点以上に加熱して、前記Ｂ粉末の表面を前記多環芳香族炭化水素で覆う工程と、
前記多環芳香族炭化水素で表面が覆われた前記Ｂ粉末を、前記Ｍｇ粉末またはＭｇＨ_２粉末と混合する工程と、
を有することを特徴とするＭｇＢ_２超伝導体の製造方法。

【請求項2】

前記多環芳香族炭化水素は、コロネン（coronene)、アンタントレン（anthanthrene）、ベンゾペリレン（Benzo(ghi)perylene）、サーキュレン（circulenes)、コランニュレン（corannulene)、ディコロニレン（Dicoronylene)、ディインデノペリレン（Diindenoperylene)、ヘリセン（helicene)、ヘプタセン（heptacene)、ヘキサセン（hexacene)、ケクレン（kekulene）、オバレン（ovalene)、ゼスレン（Zethrene)、ベンゾ[a]ピレン（Benzo[a]pyrene）、ベンゾ[e]ピレン（Benzo[e]pyrene）、ベンゾ[a]フルオランテン（Benzo[a]fluoranthene）、ベンゾ[b]フルオランテン（Benzo[b]fluoranthene）、ベンゾ[j]フルオランテン（Benzo[j]fluoranthene）、ベンゾ[k]フルオランテン（Benzo[k]fluoranthene）、ディベンゾ[a,h]アントラセン（Dibenz(a,h)anthracene)、ディベンゾ[a,j]アントラセン（Dibenz(a,j)anthracene)、オリンピセン（Olympicene)、ペンタセン（pentacene)、ペリレン（perylene)、ピセン（Picene)、テトラフェニレン（Tetraphenylene）、ベンゾ[a]アントラセン（Benz(a)anthracene）、ベンゾ[a]フルオレン（Benzo(a)fluorene）、ベンゾ[c]フェナントレン（Benzo(c)phenanthrene）、クリセン（Chrysene）、フルオランテン（Fluoranthene）、ピレン（pyrene)、テトラセン（Tetracene)、トリフェニレン（Triphenylene)、アントラセン（Anthracene)、フルオレン（Fluorene)、フェナレン（Phenalene)、フェナントレン（phenanthrene)から選ばれることを特徴とする請求項１記載のＭｇＢ_２超伝導体の製造方法。

【請求項3】

前記多環芳香族炭化水素は、常温常圧で固体であり、かつ融点が分解温度よりも低いと共に、前記多環芳香族炭化水素における、炭素原子の数と水素原子の数の比は、Ｃ：Ｈが１：０．５から１：０．８であることを特徴とする請求項１に記載のＭｇＢ_２超伝導体の製造方法。

【請求項4】

前記多環芳香族炭化水素の添加量が、ＭｇＢ_２の理論もしくは実験生成量に対して１〜４０ｍｏｌ％であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のＭｇＢ_２超伝導体の製造方法。

【請求項5】

前記混合物を金属管に充填し、加圧成形して熱処理することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のＭｇＢ_２超伝導体の製造方法。

【請求項6】

前記多環芳香族炭化水素で覆われたＢ粉末とＭｇ棒とを金属管に充填し、加圧成形して熱処理することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のＭｇＢ_２超伝導体の製造方法。

【請求項7】

請求項１から６のいずれかに記載のＭｇＢ_２超伝導体の製造方法により得られたＭｇＢ_２超伝導体であって、ＭｇＢ_２コアが１本または複数本あるＭｇＢ_２線材であることを特徴とするＭｇＢ_２超伝導体。

【請求項8】

請求項７に記載のＭｇＢ_２超伝導体であって、ＭｇＢ_２コアが複数本ある多芯ＭｇＢ_２線材であることを特徴とするＭｇＢ_２超伝導体。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ＭｇＢ_２超伝導体の製造方法およびＭｇＢ_２超伝導体に関し、さらに詳しくは、超伝導リニアモーターカー、ＭＲＩ医療診断装置、半導体単結晶引き上げ装置、超伝導エネルギー貯蔵、超伝導回転機、超伝導変圧器、超伝導ケーブルなどの高能力化に有用な高い臨界電流密度（Ｊｃ）を有するＭｇＢ_２超伝導体の製造方法およびＭｇＢ_２超伝導体に関する。

【背景技術】

【0002】

ＭｇＢ_２超伝導体は、実用超伝導材料に比べて臨界温度Ｔｃが高いということの他に、実用上以下のような利点があげられる。
ｉ）一つの結晶粒から隣の結晶粒へ大きな超伝導電流を流すのに際して、高温酸化物超伝導体のような結晶粒の向きを揃えること（配向化）が不必要と考えられること、
ｉｉ）資源的にも豊富で原料が比較的安価であること、
ｉｉｉ）機械的にタフであること、
ｉｖ）軽量であること。
このため、ＭｇＢ_２超伝導体は実用材料として有望と考えられており、現在研究開発が進行している。

【0003】

他方で、超伝導材料の実用化のためには、いわゆる線材化が達成されなければならないが、ＭｇＢ_２の線材化法としては、原料粉末を金属管に詰め込んで線材に加工後、熱処理をする、いわゆるパウダー・イン・チューブ（ＰＩＴ）法が最も一般的である（特許文献１参照）。しかしながらＰＩＴ法で作製したＭｇＢ_２超伝導線材は、実用上もっとも重要な臨界電流密度Ｊｃが実用レベルにはるかに及ばないという大きな問題点がある。

【0004】

このため、充填密度の向上や不純物添加などによるＪｃ特性の向上が種々試みられている（非特許文献１−３参照）。このうち不純物添加については、カーボンを含んだ不純物添加がこれまで数多く試みられてきた。もっとも一般的な添加物はナノＳｉＣ粒子であり、ナノＳｉＣ添加によって特に強磁界でのＪｃ特性が大幅に向上することが報告されている。これはＳｉＣ添加によってＭｇＢ_２結晶における一部のＢサイトがＣによって置換され、これによって上部臨界磁界Ｈ_ｃ２が向上するためと考えられる。しかしながらＳｉＣ添加では熱処理後にＭｇ_２Ｓｉが不純物として残留し、十分にＪｃが高くならないという問題点がある。

【0005】

一方、芳香族炭化水素などの添加によってもＢサイトのＣ置換が起き、同様のメカニズムで高磁界でのＪｃ特性の向上が得られる（特許文献１−３参照）。そして、芳香族炭化水素添加では、Ｍｇ_２Ｓｉのような不純物の残留が無いのでそれだけ高Ｊｃ化に有利と考えられる。この場合、芳香族炭化水素が液体の場合は液体がＢやＭｇ粒子の表面を覆って均一な混合物が得られる。しかしながら芳香族炭化水素が固体の場合には、これらの添加においては、ボールミル等を使用してもＭｇ＋Ｂ混合粉末と固体の芳香族炭化水素との混合が必ずしも均一には行われないために、Ｊｃ特性のバラツキの小さい線材を得ることは難しいという課題があった。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】ＷＯ２００７／０４９６２３号公報

【特許文献2】特開２００７−５９２６１号公報

【特許文献3】特開２００８−２３５２６３号公報

【非特許文献】

【0007】

【非特許文献1】H. Yamada, et al., Effect of aromatic hydrocarbon addition on in situ powder-in-tube processed MgB2 tapes, Supercond.. Sci. & Technol. 19 (2006) 175.

【非特許文献2】H. Yamada, et al., The excellent superconducting properties of in situ powder-in-tube processed MgB2 tapes with both ethyltoluene and SiC powder added, Supercond. Sci. & Technol. 20 (2007) L30.

【非特許文献3】S.J. Ye, et al., Enhancement of the critical current density of internal Mg diffusion processed MgB2 wires by the addition of both SiC and liquid aromatic hydrocarbon, Physica C471 (2011) 1133

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

本発明は、ＭｇＢ_２超伝導線材について均一性の優れた多環芳香族炭化水素（ナノグラフェン）添加を実現することができ、高い臨界電流密度（Ｊｃ）特性ならびに臨界電流密度（Ｊｃ）のバラツキの小さなＭｇＢ_２超伝導線材を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明のＭｇＢ_２超伝導体の製造方法は、Ｍｇ粉末またはＭｇＨ_２粉末とＢ粉末との混合物を加圧成形して熱処理するＭｇＢ_２超伝導体の製造方法において、前記Ｂ粉末に多環芳香族炭化水素を添加すると共に、この添加時には前記多環芳香族炭化水素の融点以上に加熱して、前記Ｂ粉末の表面を液体状態の前記多環芳香族炭化水素で覆う工程と、前記多環芳香族炭化水素で表面が覆われた前記Ｂ粉末を、前記Ｍｇ粉末またはＭｇＨ_２粉末と混合する工程とを有することを特徴とする。

【0010】

本発明のＭｇＢ_２超伝導体の製造方法において、好ましくは、多環芳香族炭化水素は、コロネン（coronene)、アンタントレン（anthanthrene）、ベンゾペリレン（Benzo(ghi)perylene）、サーキュレン（circulenes)、コランニュレン（corannulene)、ディコロニレン（Dicoronylene)、ディインデノペリレン（Diindenoperylene)、ヘリセン（helicene)、ヘプタセン（heptacene)、ヘキサセン（hexacene)、ケクレン（kekulene）、オバレン（ovalene)、ゼスレン（Zethrene)、ベンゾ[a]ピレン（Benzo[a]pyrene）、ベンゾ[e]ピレン（Benzo[e]pyrene）、ベンゾ[a]フルオランテン（Benzo[a]fluoranthene）、ベンゾ[b]フルオランテン（Benzo[b]fluoranthene）、ベンゾ[j]フルオランテン（Benzo[j]fluoranthene）、ベンゾ[k]フルオランテン（Benzo[k]fluoranthene）、ディベンゾ[a,h]アントラセン（Dibenz(a,h)anthracene)、ディベンゾ[a,j]アントラセン（Dibenz(a,j)anthracene)、オリンピセン（Olympicene)、ペンタセン（pentacene)、ペリレン（perylene)、ピセン（Picene)、テトラフェニレン（Tetraphenylene）、ベンゾ[a]アントラセン（Benz(a)anthracene）、ベンゾ[a]フルオレン（Benzo(a)fluorene）、ベンゾ[c]フェナントレン（Benzo(c)phenanthrene）、クリセン（Chrysene）、フルオランテン（Fluoranthene）、ピレン（pyrene)、テトラセン（Tetracene)、トリフェニレン（Triphenylene)、アントラセン（Anthracene)、フルオレン（Fluorene)、フェナレン（Phenalene)、フェナントレン（phenanthrene)から選ばれるとよい。

【0011】

本発明のＭｇＢ_２超伝導体の製造方法において、好ましくは、多環芳香族炭化水素は、常温常圧で固体であり、かつ融点が分解温度よりも低いものがよい。多環芳香族炭化水素の融点が分解温度よりも高いと炭化水素が融ける前に分解してしまい、ボロン粉末表面を炭化水素の液体で覆うことができなくなる。
また、前記多環芳香族炭化水素における、炭素原子の数と水素原子の数の比は、Ｃ：Ｈが１：０．５から１：０．８であるとよい。この場合、多環芳香族炭化水素においては、水素に比べて炭素の量が多い方が良い。これは炭素はボロンサイトと置換をするのに対して、水素は不純物となるためであり、水素はなるべく少ない方が良い。
本発明のＭｇＢ_２超伝導体の製造方法において、好ましくは、多環芳香族炭化水素の添加量が、ＭｇＢ_２の理論もしくは実験生成量に対して１〜４０ｍｏｌ％であるとよい。
Ｂ粉末に添加する多環芳香族炭化水素の量を変化させると、得られるＪｃ特性も変化するが、いずれの場合も無添加の場合よりも高いため、Ｂ粉末量と添加する多環芳香族炭化水素の量の比は、任意であって良い。好ましくは、ボロン粉末表面を炭化水素の液体で覆うことができると良い。
本発明のＭｇＢ_２超伝導体の製造方法において、好ましくは、混合物を金属管に充填し、加圧成形して熱処理するとよい。
本発明のＭｇＢ_２超伝導体の製造方法において、好ましくは、前記多環芳香族炭化水素で覆われたＢ粉末とＭｇ棒とを金属管に充填し、加圧成形して熱処理するとよい。

【0012】

本発明のＭｇＢ_２超伝導体は、上記ＭｇＢ_２超伝導体の製造方法により得られたＭｇＢ_２超伝導体であって、ＭｇＢ_２コアが１本または複数本あるＭｇＢ_２線材であることを特徴とする。
本発明のＭｇＢ_２超伝導体の製造方法において、好ましくは、ＭｇＢ_２コアが複数本ある多芯ＭｇＢ_２線材であるとよい。

【0013】

本発明者の独創的な知見として、固体の多環芳香族炭化水素とＢ原料粉末を一緒にして真空中で加熱をすると、多環芳香族炭化水素が融解してＢ粉末に浸透して行き、Ｂ粉末の表面が多環芳香族炭化水素によって均一に覆われることが判った。そこで、本発明者は、この原理をＭｇＢ_２超伝導線材の製造方法に適用して、固体の多環芳香族炭化水素を融点以上に加熱し、Ｂ原料粉末の表面にコートする手法を編み出した。そして、この多環芳香族炭化水素をコートしたＢ粉末をＰＩＴ法の原料として用いると均一なＢサイトのＣ置換が起こり、高いＪｃとＪｃの均一性に優れたＭｇＢ_２線材を得ることができる。内部Ｍｇ拡散法の場合もこの多環芳香族炭化水素をコートしたＢ粉末を原料として用いることにより、高いＪｃ特性ならびに優れた均一性を得ることができる。

【発明の効果】

【0014】

本発明のＭｇＢ_２超伝導体の製造方法によれば、多環芳香族炭化水素をコートしたＢ粉末をＰＩＴ法の原料として用いることで均一なＢサイトのＣ置換が起こり、高いＪｃとＪｃの均一性に優れたＭｇＢ_２線材を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本発明の一実施の形態としての内部Ｍｇ拡散法によるＭｇＢ_２単芯線材の作製プロセスの説明図である。

【図2】パウダー・イン・チューブ（ＰＩＴ）法によるＭｇＢ_２単芯線材の作製プロセスを示した図である。

【図3A】本発明の一実施の形態としての多環芳香族炭化水素に用いられる化学物質の化学式を示す図である。

【図3B】本発明の一実施の形態としての多環芳香族炭化水素に用いられる化学物質の化学式を示す図である。

【図3C】本発明の一実施の形態としての多環芳香族炭化水素に用いられる化学物質の化学式を示す図である。

【図3D】本発明の一実施の形態としての多環芳香族炭化水素に用いられる化学物質の化学式を示す図である。

【図3E】本発明の一実施の形態としての多環芳香族炭化水素に用いられる化学物質の化学式を示す図である。

【図3F】本発明の一実施の形態としての多環芳香族炭化水素に用いられる化学物質の化学式を示す図である。

【図4】本発明の実施例１で得られた線材の４．２Ｋにおける臨界電流密度Ｊｃの磁界依存性を示す図である。

【図5】本発明の実施例２で得られた線材の４．２Ｋにおける臨界電流密度Ｊｃの磁界依存性を示す図である。

【図6】本発明の一実施例で得られたＰＩＴ法で製造したＭｇＢ_２ワイヤーについて、コロネンの添加割合とＪｃ−Ｂ曲線の説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、図面や表を用いて本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、本明細書に用いる用語について、以下に定義を記載する。
『Ｍｇ内部拡散法』は金属管の内部にＭｇ棒を配置し、金属管とＭｇ棒との隙間にＢ粉末を充填してこの複合体を線材に加工後、熱処理をする線材作製法である。
『パウダー・イン・チューブ法』は、金属管に超伝導体の原料粉末を充填し、線材に加工後、熱処理をする線材作製法である。
『臨界電流密度Ｊｃ』は超伝導線材の単位断面積あたりに流すことのできる最大の超伝導電流密度をいう。通常は、線材中の超伝導体コアの単位断面積あたりの値を言う。

【0017】

原料として用いるＭｇ粉末、ＭｇＨ_２粉末、Ｂ粉末については、本出願人の提案に係る特許文献１−３に記載されたような従来と同様の純度や粒径のものを、適宜混合比を調節して用いることができる。例えば、粒径に関しては、Ｍｇ粉末またはＭｇＨ_２粉末の平均粒径が２００ｎｍ〜５０μｍ、Ｂ粉末の平均粒径が０．２〜１μｍの範囲が好ましい。混合比については、モル比でＭｇまたはＭｇＨ_２／Ｂ＝０．５／２〜１．５／２の範囲において混合することが好ましく、モル比０．８／２〜１．２／２の範囲において混合することがさらに好ましい。そして、ＭｇあるいはＭｇＨ_２粉末とＢ粉末の混合物に適量の多環芳香族炭化水素とＳｉＣを加え、さらにボールミルなどで十分に混合することができる。

【0018】

多環芳香族炭化水素（ナノグラフェン）については、三環以上の炭素環または複素環を有する化合物のうちの各種のものが考慮されてよく、多環芳香族炭化水素の炭素数としては特に制限されることはないが、１８〜５０の範囲が好ましい。多環芳香族炭化水素は、本発明の作用効果を阻害しない限り各種の官能基を有していてもよく、入手容易性や取り扱い性、価格等を考慮して適宜に選択することができる。たとえば、置換基の典型例としては、炭素数１〜８、特に１〜４のアルキル基等が挙げられる。より具体的には、表１、表２に掲げたコロネン、アントラセン、ペリレン、ビフェニルや、アルキル置換等の炭素環状の芳香族炭化水素、あるいはチオフェン等の複素環状の芳香族炭化水素が例示される。さらに、多環芳香族炭化水素の添加量については、ＭｇＢ_２の理論もしくは実験生成量に対して１〜４０モル％の割合で添加することが好ましい。

【0019】

【表1】

【0020】

【表2】

【0021】

なお、上記の表1、表２の多環芳香族炭化水素（ナノグラフェン）の沸点と融点に関しては、ＳｃｉＦｉｎｄｅｒ（American Chemical Society; https://scifinder. cas.org/scifinder/）のデータベースに依拠しており、実測値のない場合は計算値によった（Calculated using Advanced Chemistry Development (ACD/Labs) Software V11.02）。

【0022】

以上のような混合物を、バルク材、線材へと加工するが、従来と同様の方法、条件が採用されてよい。バルク材であれば、加圧成形して熱処理をすることで製造することができ、例えば、通常の金型を用いたプレス等が例示され、圧力は１００〜３００ｋｇ／ｃｍ^２が好ましい。線材であれば、例えば、混合物を鉄などの金属管に充填し、圧延ロール等でテープやワイヤーに加工した後、熱処理をすることで製造することができ、条件については従来と同様の条件が採用されてよい。すなわち、慣用のとおり、アルゴン、真空などの不活性雰囲気下で、ＭｇＢ_２超伝導相を得るに十分な温度、時間熱処理してできる。
また、使用する金属管や熱処理温度、熱処理時間は、ＢサイトのＣ置換において本質的ではなく、従って種々の金属管や熱処理温度、熱処理時間を選択することができる。

【0023】

このようにして得られた本発明のＭｇＢ_２超伝導体は、超伝導リニアモーターカー、ＭＲＩ医療診断装置、半導体単結晶引き上げ装置、超伝導エネルギー貯蔵、超伝導回転機、超伝導変圧器、超伝導ケーブルなどの高能力化に有用である。

【0024】

そこで以下に実施例を示し、さらに詳しく説明する。もちろん、以下の例によって本発明が限定されることはない。

【実施例】

【0025】

＜実施例１＞
Ｂ粉末と、Ｃ原子として５ｍｏｌ％の固体粉末のＣ_２４Ｈ_１２を十分混合して、石英管に真空封入した。これをＣ_２４Ｈ_１２の融点以上の温度である４４０℃で５分間熱処理し、その後室温に冷却した。熱処理中にＣ_２４Ｈ_１２は融解し、Ｂ粉末に浸透して行きＢ粉末の表面を覆った（コートした）。このＣ_２４Ｈ_１２をコートした粉末を用いてＭｇ内部拡散法でＭｇＢ_２線材を作製した（図１）。内径４ｍｍ、外径６ｍｍの鉄管の中心に径２ｍｍのＭｇ棒を配置し、Ｍｇ棒と鉄管の隙間にこのＣ_２４Ｈ_１２をコートしたＢ粉末を充填した。その後、溝ロールと線引きにより径０．６ｍｍのワイヤーに加工した。このワイヤーをアルゴン雰囲気中において６７０℃で６時間の熱処理をしてＭｇＢ_２超伝導線材とした。熱処理中にＭｇがＢ層に拡散して行き、ＭｇとＢが反応してＭｇＢ_２が生成された。その際にＣ_２４Ｈ_１２が分解し、カーボンの一部がＭｇＢ_２のＢと置換した。また、比較のためにＢに１０ｍｏｌ％のＳｉＣナノ粒子を添加した混合粉末、さらに無添加のＢ粉末を用いて同様の条件でＭｇ内部拡散法によるＭｇＢ_２ワイヤーを作製した。

【0026】

この線材を４．２Ｋ、種々の磁界中で臨界電流密度Ｊｃを測定した。その結果を図４に示す。これからわかるように、Ｃ_２４Ｈ_１２をコートしたＢ粉末を用いて作製したＭｇＢ_２線材は、ＳｉＣ添加した線材や無添加線材よりも大幅にＪｃが向上しており、Ｂ粉末原料におけるＣ_２４Ｈ_１２コートの優位性が明らかとなった。ＳｉＣ添加では熱処理後にＭｇ_２Ｓｉが不純物としてＭｇＢ_２層内に析出し、これが超伝導電流の阻害因子となって十分に高いＪｃが得られないのに対し、Ｃ_２４Ｈ_１２添加では、このような不純物の析出物が導入されないのでそれだけ高いＪｃが得られると考えられる。

【0027】

＜実施例２＞
実施例１と同様にしてＣ_２４Ｈ_１２コートしたＢ粉末を作製し、パウダー・イン・チューブ（ＰＩＴ）法でＭｇＢ_２線材を作製した（図２）。Ｃ_２４Ｈ_１２コートしたＢ粉末とＭｇ粉末をモル比で２：１になるように十分に混合し、これを内径４ｍｍ、外径６ｍｍの鉄管に充填した。この粉末充填した鉄管を、溝ロールと線引きにより径１ｍｍのワイヤーに加工した。このワイヤーをアルゴン雰囲気中において７００℃で１時間の熱処理を行い、ＭｇＢ_２超伝導線材を作製した。熱処理によって充填したＭｇとＢ粉末が反応し、ＭｇＢ_２が生成された。その際にＣ_２４Ｈ_１２が分解し、カーボンの一部がＭｇＢ_２のＢと置換をした。また実施例１と同様に、比較のためにＢとＭｇの混合粉末に１０ｍｏｌ％のＳｉＣナノ粒子を添加した混合粉末、さらに無添加のＢ粉末を用いて同様の条件でＰＩＴ法によるＭｇＢ_２ワイヤーを作製した。

【0028】

この線材を４．２Ｋ、種々の磁界中で臨界電流密度Ｊｃを測定した。その結果を図５に示す。これからわかるように、Ｃ_２４Ｈ_１２コートしたＢ粉末を用いて作製したＭｇＢ_２線材は、ＳｉＣ添加した線材や無添加線材よりも大幅にＪｃが向上しており、Ｂ粉末原料におけるＣ_２４Ｈ_１２コートの優位性が明らかとなった。ＳｉＣ添加では熱処理後にＭｇ_２Ｓｉが不純物としてＭｇＢ_２層内に析出し、これが超伝導電流の阻害因子となって十分に高いＪｃが得られないのに対し、Ｃ_２４Ｈ_１２添加では、このような不純物の析出物が導入されないのでそれだけ高いＪｃが得られると考えられる。

【0029】

図６は、本発明の一実施例で得られたＰＩＴ法で製造したＭｇＢ_２ワイヤーについて、コロネンの添加割合とＪｃ−Ｂ曲線の説明図である。ＰＩＴ法で製造したＭｇＢ_２ワイヤーの線径φは１．０ｍｍであり、熱処理温度は７００℃で一時間である。コロネンの添加割合は、無添加、２質量％、５質量％、１０質量％の４種類である。液体ヘリウム温度である４．２Ｋにおける臨界電流密度Ｊｃは、コロネン添加量が１０質量％で１０Ｔの磁界である場合、臨界電流密度Ｊｃは１．８ｘ１０^４［Ａ／ｃｍ^２］である。コロネン添加量が増大するにつれて、臨界電流密度Ｊｃが増加している。また、臨界温度Ｔｃの実測値を表３に示す。コロネン添加量が増大するにつれて、臨界温度Ｔｃが低下するが、冷凍機伝導冷却で達成できる２０Ｋに対しては十分な余裕がある。従って、液体ヘリウムを用いなくても超伝導が実現でき、昨今の液体ヘリウムの供給状況にも安心して対処できる。

【0030】

【表3】

【0031】

本発明の特定の実施形態を例示及び説明したが、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、様々なその他の変形及び変更が可能であることは、当業者に明らかである。したがって、本発明の範囲内にあるそのようなすべての変形及び変更を添付の特許請求の範囲で扱うものとする。

【産業上の利用可能性】

【0032】

本発明のＭｇＢ_２超伝導体の製造方法によれば、ＭｇＢ_２超伝導線材について均一性の優れた多環芳香族炭化水素（ナノグラフェン）添加を実現して、高い臨界電流密度（Ｊｃ）特性ならびに臨界電流密度（Ｊｃ）のバラツキの小さなＭｇＢ_２超伝導線材を提供できる。製作されたＭｇＢ_２超伝導体は、超伝導リニアモーターカー、ＭＲＩ医療診断装置、半導体単結晶引き上げ装置、超伝導エネルギー貯蔵、超伝導回転機、超伝導変圧器、超伝導ケーブルなどに用いて好適である。

【図1】

【図2】

【図3A】

【図3B】

【図3C】

【図3D】

【図3E】

【図3F】

【図4】

【図5】

【図6】