Development of high field superconducting bulk magnet based on new iron-based superconductor

基于新型铁基超导体的高场超导块体磁体的研制

基本信息

批准号：
19F19354
负责人：
荻野拓
金额：
$ 1.41万
依托单位：
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2019
资助国家：
日本
起止时间：
2019-10-11 至 2022-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19F19354/
关键词：
超伝導磁性体臨界電流鉄系超伝導体バルク磁石

项目摘要

本研究では、新規鉄系超伝導体CaKFe4As4(CaK1144)を用いた革新的な超伝導バルク磁石の開発をめざした。CaK1144は、高い転移温度と、転移温度近くまで高い臨界電流密度を維持する優れた特性を有し、キャリアドープが不要で特性が均一、かつ多結晶体でも高い臨界電流密度が実現可能である。一方で合成条件が非常に狭く、特に超伝導線材化に必須なAgシース材等との反応で容易に分解することから、線材化のめどは立っていない。そこでシース材が不要、かつ均一性などの特徴を活かした応用として超伝導バルク磁石の開発を目指した。今年度は、前年度に確立したCaK1144バルク作製手法を元に、更なる高特性化に取り組んだ。CaK1144は超伝導転移温度(Tc)が一意に決まる物質と思われていたが、合成後の再焼成より変化することを見出した。アニール条件を最適化した結果、Tcは35K近くまで向上し、更に結晶中の特性が均質化し、超伝導転移がよりシャープになることが分かった。またこれによりTcだけでなく臨界電流特性(Jc)も向上することを見出した。そこで放電プラズマ焼結(SPS)法で作製したCaK1144バルクにアニールを適用することで、これまで鉄系超伝導体で報告されている多結晶バルクで最高レベルのJcを達成することに成功した。また昨年度見出したSn添加効果について、より詳細に条件を検討した。添加量、添加形態、熱処理条件等複数のパラメータをそれぞれ最適化することで、通常の焼結のみで3*10^4A/cm^2のJcを達成した。また多結晶CaK1144のトンネル電子顕微鏡(TEM)による微細組織観察を行い、CaK1144単結晶と同様に積層欠陥が存在すること、一方で厚みや密度などが異なることを明らかにした。これらの成果を国際学会招待講演や学術誌への発表により明らかにした。

在这项研究中，我们旨在使用新型的基于铁的超导体Cakfe4as4（CAK1144）开发创新的超导体磁铁。 CAK1144具有出色的特性，可以保持高过渡温度和高临界电流密度，直至过渡温度接近，并且即使在多晶材料中也无法达到载体掺杂，均匀的特性，均匀的特性和高临界电流密度。另一方面，合成条件非常狭窄，电线很容易被AG鞘材料反应分解，这对于超导电线至关重要。因此，没有制作电线的前景。因此，该公司旨在开发超导大量磁铁，以利用其功能，例如需要护套材料和均匀性。今年，我们基于上一年建立的CAK1144批量制造方法的进一步改进。 CAK1144被认为是一种对超导性过渡温度（TC）的独特确定的材料，但发现它在合成后重新发射后会发生变化。由于优化退火条件，TC已改善到近35K，并且晶体中的性质被匀浆，从而导致超导导的过渡。还发现，这不仅改善了TC，还可以改善关键电流特征（JC）。因此，通过将退火施加到由排放血浆烧结（SPS）方法产生的CAK1144批量上，我们成功地实现了多晶体中的JC最高水平的JC，在基于铁的超导体中据报道。此外，关于去年发现的SN添加效果的详细检查，对条件进行了更详细的研究。通过优化许多参数，例如添加量，加法形式和热处理条件，仅通过正常烧结就可以实现3*10^4A/cm^2的JC。此外，使用隧道电子显微镜（TEM）对多晶Cak1144进行了微观结构观察表明，存在堆叠缺陷，类似于CAK1144单晶，而厚度和密度也有所不同。通过在学术期刊上的国际会议和演讲中的邀请讲座揭示了这些结果。

项目成果

期刊论文数量（15）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

6.Synthetization of superconducting phase in Iron-Selenide by Spark Plasma Sintering for trapped field applications

6.利用火花等离子烧结在硒化铁中合成超导相，用于俘获场应用

DOI：
发表时间：
2020
期刊：
影响因子：
0
作者：
Quentin Nouailhetas;S. Pavan Kumar Naik;Michael R. Koblischka;Hiraku Ogino;Kevin Berger;Bruno DOUINE;Anjela Koblischka-veneva;Christian Motz
通讯作者：
Christian Motz

多結晶バルク体、及びその製造方法

多晶块体及其制造方法

DOI：
发表时间：
2019
期刊：
影响因子：
0
作者：
通讯作者：

POLYCRYSTALLINE BULK BODY AND METHOD FOR PRODUCING SAME

多晶块体及其制造方法

DOI：
发表时间：
2020
期刊：
影响因子：
0
作者：
通讯作者：

10.Synthesis of CaKFe4As4 bulk superconductors using spark plasma sintering technique

10.放电等离子烧结技术合成CaKFe4As4体超导体

DOI：
发表时间：
2020
期刊：
影响因子：
0
作者：
Shigeyuki Ishida;S. Pavan Kumar Naik;Yoshinori Tsuchiya;Yasunori Mawatari;Yoshiyuki Yoshida;Akira Iyo;Hiroshi Eisaki;Yoshihisa Kamiya;Kenji Kawashima;Hiraku Ogino
通讯作者：
Hiraku Ogino

Superconducting properties of 1144-type iron pnictide superconductors

1144型铁磷族超导体的超导性能

DOI：
发表时间：
2019
期刊：
影响因子：
0
作者：
H. Ogino;S. Ishida;Sugali P.K.N.;Y. Kamiya;K. Kawashima;A. Iyo;H. Eisaki
通讯作者：
H. Eisaki

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DOI：
发表时间：
2019
期刊：
影响因子：
0
作者：
矢口寛;藤井孝太郎;丹羽栄貴;白岩大裕;日比野圭佑;荻野拓;辻本吉廣;八島正知;井上遼太，SON Hyoung-Won，鐘承超，川上望，倉持健太，古田真浩，曹碩;安井雄太，丹羽栄貴，松井将洋，藤井孝太郎，八島正知;Masatomo Yashima， Kotaro Fujii， Keisuke Hibino， Eiki Niwa， Masahiro Shiraiwa， Koichiro Fukuda， Susumu Nakayama， Nobuo Ishizawa， Takayasu Hanashima， Takashi Ohhara;Keisuke Hibino，Satoshi Kozakai，Eiki Niwa，Kotaro Fujii，Tatsumi Ishihara，Taner Akbay，James R. Hester，Yasuto Noda，Masatomo Yashima;Masahiro Shiraiwa，Yu Zhou，Mathew Niania，Stephen Skinner，Masatomo Yashima;Yuta Yasui，Eiki Niwa，Masahiro Matsui，Kotaro Fujii，Masatomo Yashima;Wenrui Zhang，Masahiro Shiraiwa，Tingli Ma，Eiki Niwa，Kotaro Fujii，Masatomo Yashima;八島正知，藤井孝太郎，丹羽栄貴，陰山洋，鳥居周輝，米村雅雄，神山崇，大原高志;辻口峰史，藤井孝太郎，丹羽栄貴，James R. Hester，鳥居周輝，神山崇，齋藤圭汰，西岡駿太，前田和彦，八島正知;白岩大裕，城戸誉芳，藤井孝太郎，丹羽栄貴，八島正知，米村雅雄;日比野圭佑，小堺理史，丹羽栄貴，藤井孝太郎，石原達己，James R. Hester，八島正知;藤井孝太郎，八島正知;八島正知，辻口峰史，作田祐一，藤井孝太郎，丹羽栄貴，鳥居周輝，神山崇
通讯作者：
八島正知，辻口峰史，作田祐一，藤井孝太郎，丹羽栄貴，鳥居周輝，神山崇

"Optimization of Superconducting Properties of Bi-Based Cuprates by Control of Chemical C

“通过控制化学碳来优化铋基铜酸盐的超导性能

DOI：
发表时间：
2007
期刊：
影响因子：
0
作者：
下山淳一;浅沼匠;谷本亮;荻野拓;堀井滋;岸尾光二;J. Shimoyama;J. Shimoyama
通讯作者：
J. Shimoyama

Diffusion coefficient of oxide-ion in BaNdInO4

BaNdInO4 中氧离子的扩散系数

DOI：
发表时间：
2019
期刊：
影响因子：
0
作者：
矢口寛;藤井孝太郎;丹羽栄貴;白岩大裕;日比野圭佑;荻野拓;辻本吉廣;八島正知;井上遼太，SON Hyoung-Won，鐘承超，川上望，倉持健太，古田真浩，曹碩;安井雄太，丹羽栄貴，松井将洋，藤井孝太郎，八島正知;Masatomo Yashima， Kotaro Fujii， Keisuke Hibino， Eiki Niwa， Masahiro Shiraiwa， Koichiro Fukuda， Susumu Nakayama， Nobuo Ishizawa， Takayasu Hanashima， Takashi Ohhara;Keisuke Hibino，Satoshi Kozakai，Eiki Niwa，Kotaro Fujii，Tatsumi Ishihara，Taner Akbay，James R. Hester，Yasuto Noda，Masatomo Yashima;Masahiro Shiraiwa，Yu Zhou，Mathew Niania，Stephen Skinner，Masatomo Yashima
通讯作者：
Masahiro Shiraiwa，Yu Zhou，Mathew Niania，Stephen Skinner，Masatomo Yashima

Ba3MoNbO8.5における酸化物イオン拡散経路の可視化

Ba3MoNbO8.5 中氧化物离子扩散路径的可视化

DOI：
发表时间：
2019
期刊：
影响因子：
0
作者：
矢口寛;藤井孝太郎;丹羽栄貴;白岩大裕;日比野圭佑;荻野拓;辻本吉廣;八島正知;井上遼太，SON Hyoung-Won，鐘承超，川上望，倉持健太，古田真浩，曹碩;安井雄太，丹羽栄貴，松井将洋，藤井孝太郎，八島正知;Masatomo Yashima， Kotaro Fujii， Keisuke Hibino， Eiki Niwa， Masahiro Shiraiwa， Koichiro Fukuda， Susumu Nakayama， Nobuo Ishizawa， Takayasu Hanashima， Takashi Ohhara;Keisuke Hibino，Satoshi Kozakai，Eiki Niwa，Kotaro Fujii，Tatsumi Ishihara，Taner Akbay，James R. Hester，Yasuto Noda，Masatomo Yashima;Masahiro Shiraiwa，Yu Zhou，Mathew Niania，Stephen Skinner，Masatomo Yashima;Yuta Yasui，Eiki Niwa，Masahiro Matsui，Kotaro Fujii，Masatomo Yashima;Wenrui Zhang，Masahiro Shiraiwa，Tingli Ma，Eiki Niwa，Kotaro Fujii，Masatomo Yashima;八島正知，藤井孝太郎，丹羽栄貴，陰山洋，鳥居周輝，米村雅雄，神山崇，大原高志;辻口峰史，藤井孝太郎，丹羽栄貴，James R. Hester，鳥居周輝，神山崇，齋藤圭汰，西岡駿太，前田和彦，八島正知
通讯作者：
辻口峰史，藤井孝太郎，丹羽栄貴，James R. Hester，鳥居周輝，神山崇，齋藤圭汰，西岡駿太，前田和彦，八島正知