Properties of Melt-growth Bulk Superconductor with non-superconductor nano-sized particles

非超导纳米颗粒熔融生长体超导体的性能

• 批准号: 18560642
• 负责人: IZUMI Mitsuru
• 金额: $ 2.46万
• 依托单位: Tokyo University of Marine Science and Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2006
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2006 至 2008
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-18560642/
• 关键词: 超電導磁石; バルク高温超電導体; ナノ粒子; 磁束ピン止め; ナノ粒子分散効果; 磁束のピン止め; パルス着磁; バルク高温超電導磁石; 液体窒素冷却超電導モータ; ネオン冷却バルク超電導モータ; ピン止め力

本研究は液体窒素温度で実用が始まっている酸化物高温超電導体の結晶の塊であるバルク高温超電導体として比較的磁石性能の高いGdBa_2Cu_3O_7_-・について、空気中で溶融成長により、新たな磁束を安定的に捕捉保持させることができるナノサイズをはじめとする粒子を添加することによって磁石性能の向上を目指したものである. 結晶構造内部でGdとBaとが固溶体を形成するがこれの超電導特性を向上させるためにはアニール処理が有効であることを示し、様々な常磁性金属酸化物のナノ粒子を添加することによって固溶体形成が抑制され臨界電流やピン止め特性が向上することを明らかにしてきた. まず、さらに20年度にいたり、われわれの独創により、新規な磁束ピン止め中心材料として、軟磁性粒子の添加効果を調べた. バルク体から切り出した一部の領域とではあるが、Fe/Si系の軟磁性微粒子を適用して、臨界電流の磁場依存性において顕著なピン止め効果の増大を発見した.この効果の軟磁性粉添加量の増減による臨界電流の磁場中変化を精密に調べ、磁場中の臨界電流密度の最大値を見出した. また、単なる酸化鉄の添加では得られない幅広い磁場下での臨界電流値の向上を見出した. 高臨界電流密度の領域が磁石全面に均一化された素材を得ることが今後の次の段階の課題となる. この研究の過程で、均一化された素材を得ることと均一化された着磁を行うことが今後の次の課題となる. また、本年度は研究の最終年度にあたることから、応用の可能性のひとつである大電流リードを試作して、電流耐性と発熱特性の測定を試行した. その結果、磁場中でも、より発熱が少なく、モータ等における極めて短い距離で熱侵入を遮断して大電流を通電できる電流導入素子を実現できることを実証した.

本研究旨在通过在空气中熔化生长GdBa_2Cu_3O_7_-来开发一种新的磁通量，作为大块高温超导体具有较高的磁性能，这是一种已经开始投入使用的氧化物高温超导体晶体的块体其目的是通过添加纳米尺寸的颗粒和其他可以稳定捕获和保留的颗粒来提高磁体的性能。 Gd和Ba在晶体结构内部形成固溶体，但表明退火对于提高其超导性能是有效的，并且通过添加各种顺磁性金属氧化物的纳米颗粒，可以形成固溶体。首先，2020年，我们利用自己的独创性研究了添加软磁颗粒作为磁通钉扎的新中心材料的效果。通过将Fe/Si基软磁细颗粒应用于从块体材料切出的部分区域，我们发现临界电流的磁场依赖性的钉扎效应显着增加，我们精确地研究了临界电流的变化。我们研究了由于粉末添加量的增加或减少而导致的磁场中电流的变化，并发现了磁场中临界电流密度的最大值。我们还发现，在宽范围的磁场下，临界电流值无法通过简单地添加氧化铁即可获得，我发现了一种改进。下一步将是获得一种材料，其中高临界电流密度区域在磁体的整个表面上是均匀的。未来的下一个挑战是进行这项研究。此外，由于今年是该研究的最后一年。在研究中，我们制作了一种高电流引线的原型，这是可能的应用之一，并尝试测量电流电阻和发热特性。其结果，我们证明了即使在磁场中也能产生较少的热量、能够在极短的距离内阻止热量侵入电机等、并且能够传导大电流的电流导入元件。

项目成果

Enhanced flux pinning of air-processed GdBa_2Cu_3O_<7-8> superconductors with addition of ZrO_2 nanoparticles

添加ZrO_2纳米颗粒增强空气处理GdBa_2Cu_3O_<7-8>超导体的通量钉扎

• 发表时间: 2006
• 期刊: Applied Physics Letters 89
• 作者: A.Hu;C.Xu;M.Izumi;M.Ichihara
• 通讯作者: M.Ichihara

Study of HTS Bulk Current Lead with Metal Alloy Impregnation under Vacuum

真空下金属合金浸渍高温超导大电流导线的研究

• 发表时间: 2009
• 期刊: IEEE Transactions on Applied Superconductivity (印刷中)
• 作者: K. Tsuzuki;D. Sugyo;Y. Kimura;M. Izumi;N. Sakai;M. Miki;H. Hayakawa
• 通讯作者: H. Hayakawa

Pulsed Field Magnetization Method for Bulk HTS Application

适用于散装高温超导应用的脉冲场磁化方法

• 发表时间: 2007
• 作者: Y. Kimura;K. Yamaguchi;T. Sano;D. Sugyo;M. Izumi;T. Ida;S. Nariki;N. Sakai;I. Hirabayashi and M. Miki
• 通讯作者: I. Hirabayashi and M. Miki

Practical Techniques of Pulsed Field Magnetization for Bulk HTS Application

散装高温超导应用的脉冲场磁化实用技术

• 发表时间: 2008
• 期刊: Journal of Physics : Conference Series 97
• 作者: Y. Kimura;K. Yamaguchi;T. Sano;D. Sugyo;M. Izumi;T. Ida;S. Nariki;N. Sakai;I. Hirabayashi and M. Miki
• 通讯作者: I. Hirabayashi and M. Miki

"Trapped Field Measurement of Gd-Ba-Cu-O Bulk Superconductor in Controlled Pulsed Filed Magnetizing"

“受控脉冲场磁化中 Gd-Ba-Cu-O 体超导体的俘获场测量”

• 发表时间: 2008
• 期刊: Journal of Physics: Conference Series 97
• 作者: T. Ida;Y. Kimura;T. Sano;K. Yamaguchi;M. Izumi;M. Miki and M. Kitano
• 通讯作者: M. Miki and M. Kitano