2014 年 4 月 1 日発行超電導電導 Web21 We （公財財）国際超電導導産業技術研究セセンター〒213 3-0012 神奈川県県川崎市高津区坂坂戸 3-2-1 KSP P Tel: 044-850-1612 特集：超超電導線材材技術の進展展「MgB B2 線材のプロセス技術術の進展」独立行政政法人物質・材料研究機機構超伝導線線材ユニット特命研究究員熊倉浩浩明法としては、MgB2 の原料料粉末を金属属管に充填して線材に加工工し、その後後熱処理 MgB2 線材の作製法をする p powder-in-tub be (PIT) 法が一般的でああるが、MgB B2 の充填率がが低いためにに Jc も低いとという難点があるる。一方、Mg g 棒の周囲にに同心円状にに B 粉末層をを配置し、Mg g を B 層へ拡拡散によってて供給して MgB2 を生成させる内部 Mg 拡散拡 (internall Mg diffusion n(IMD)) 法 1))では MgB2 層層の充填率をを 100 % 近くにままで高くすることが可能でで、これによよって MgB2 層当たりの層 Jc を大幅に向向上させるこことができるといいう利点がああり、最近ではは IMD 法によよる線材開発発も盛んになってきた。良良く知られてているように IMD D 法では超伝伝導フィラメントの中心にに大きな空隙隙が残留するという問題ががあるが、P PIT 法との比較ににおいて IMD D 法では充填填率向上による Jc の増大大が大きいためめに、この空空隙も含めたた線材全断面積当当たりの Jc(JJe)も IMD 法線線材の方が P PIT 法線材よよりも高くなっっている。 Critical current density, Jc(A/cm2) ては、原料粉粉末の純度がが重要であり、、特に B 粉末末の純度が J c に大きく影影響する MgB2 線材においてことはよよく知られてている。また、、原料粉末にに炭素や炭素素化合物を添加加することにによって MgB2 線材の高磁界界での Jc が大大きく向上することも知らられている。最近ではカーーボンコートトした高純度度アモルファス B 粉末を原料料に用い、IM MD 法を適用すすることによよって Jc なららびに Je 共にに高い MgB2 線材が作製されれるようにななってきているる 2-4)。図 1 には、このカカーボンコーート B 粉末をを用いて IMD 法で作製した M MgB2 線材の代表的な Jc-H 6 特性 4)をを、PIT 法 Mg gB2 線材、なら 10 0 びに Nb--Ti および Nb b3Sn 実用線材材 4 4.2K の特性とと比較して示示した。カーボボ Nb-Ti Nb Sn n 3 薄膜 PLD法薄ンコートト B 粉末を用用いた IMD 線 5 2 材では 4 4.2 K、10 T で 10 A/cm m 2 20K を越えるる Jc が得られれ、20 K, 5 T 2 でも 76,000 A/cm という高い値値 5 10 0 拡拡散法拡散法れている。また 20 K, 4 T が得られ 5 2 では 10 A/cm をははるかに越えるる PLD法薄薄膜 Jc 値が得得られる。ごごく最近では、、 PIT線材 2 4.2 K、10 T の Jc は 13 万 A/cm m PIIT線材ている。これらの Jc はよくくを越えて知られたた SiC 添加線線材よりも高くく 4 10 0 なっていいるが、これれについてはは 0 2 4 6 8 10 12 SiC 添加加線材では Mg2Si が析出し etic field, H(T) H Magne て Jc のの阻害因子になっているたためと考ええられる 5)。Je についてもも図 1 Mg 内部拡散散(IMD)法によよる MgB2 線材線材の 4.2 K ならびな最近の IM MD 法線材ででは 4.2 K、1 10 に 20 0 K における Jc-H 特性。比較のために比 P PIT 法 MgB2 線材、 T で 1 万 A/cm2 を越越えており、フフ Nb-Tii ならびに Nb b3Sn 実用線材材の特性も示示す月号 2014 年 4 月 © ISTEC 2014 All rights s reserved. -1- 2014 年 4 月 1 日発行超電導電導 Web21 We （公財財）国際超電導導産業技術研究セセンター〒213 3-0012 神奈川県県川崎市高津区坂坂戸 3-2-1 KSP P Tel: 044-850-1612 ロリダ大大学と Hyperr Tech Resea arch, Inc.のググループは 4.2 4 K、10 T で 17,000 A//cm2 の Je を得ていをる 2)。今後後、IMD 法のの最適化等ににより、Jc なららびに Je 特性性の更なる向向上が期待でできよう。またた、IMD 法によるる長尺化の研研究も始まろうとしているる。上述したたように 20 K においてもも実用レベルの Jc が得られつつつあることから、液体ヘヘリウムを使使用しない 20 0 K 近傍の温度での MgB22 の利用が現現実味を帯びて来来つつある。献参考文献 1) H. Kumakura, J. Phys. P Soc. Jp pn 81(2012) 011010. Li, et al., Sup percond. Sci.. Technol. 25 5(2012)11502 23. 2) G.Z. L 3) G.Z. L Li, et al., Sup percond. Sci.. Technol. 26 6(2013) 0950 007 . 4) S. J. Y Ye, et al., Su upercond. Sc ci. Technol. 2 26(2013) 125 5003. 5) 東川甲甲平他、第 87 8 回 2013 年度春季低温年温工学・超電導導学会講演概概要集 p98. 超電導 W Web21 トッププページ月号 2014 年 4 月 © ISTEC 2014 All rights s reserved. -2-