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METHOD FOR MANUFACTURING CONDUCTOR, CONDUCTOR, SUPERCONDUCTING TRANSMISSION LINE, SUPERCONDUCTING MAGNET DEVICE, AND SUPERCONDUCTING MAGNETIC SHIELDING DEVICE

Foreign code F200010193
File No. (S2018-0929-N0),S2020-0242-N0
Posted date Jul 29, 2020
Country WIPO
International application number 2019JP040192
International publication number WO 2020080279
Date of international filing Oct 11, 2019
Date of international publication Apr 23, 2020
Priority data
  • P2018-194258 (Oct 15, 2018) JP
Title METHOD FOR MANUFACTURING CONDUCTOR, CONDUCTOR, SUPERCONDUCTING TRANSMISSION LINE, SUPERCONDUCTING MAGNET DEVICE, AND SUPERCONDUCTING MAGNETIC SHIELDING DEVICE
Abstract This method for manufacturing a conductor involves forming a first layer which comprises a first compound represented by the compositional formula (Chem. 1) on at least a surface of a starting material that includes iron, the method including a step S4 of bringing the starting material into contact with a gas (G1) that includes a first element E1 and a second element E2. (Chem. 1) (AE1-xAx)(Fe1-yTMy)2(As1-zPz)2... AE is an alkali earth metal element, A is an alkali metal element, and TM is a transition metal element. x satisfies 0≤x<1, y satisfies 0≤y<0.5, and Z satisfies 0≤z<0.8. The first element E1 includes AE and the second element includes arsenic.
Outline of related art and contending technology BACKGROUND ART
Tc is the critical temperature of the iron-based superconductor, for example about 58K, copper oxide based superconductor with high critical temperature and then. Moreover, an iron-based superconductor of the upper critical magnetic field Hc2 is, for example greater than 100T, copper oxide based superconductor of the upper critical magnetic field and then large. Therefore, the iron-based superconductor, the superconducting magnet apparatus for generating a magnetic field strength and the like, are expected to be applied to a strong magnetic field.
Such as an iron-based superconductor, such as iron (Fe) and arsenic (As) a compound of Group 15 and the second iron pnictide are known, as the alkaline earth metal element is iron pnictide, (AE,A) (Fe,TM) 2(As,Pn) 2(AE, A represents an alkali metal element, TM is a transition metal element, Pn is a pnictogen element) has been known. Among these, is BaFe2As2, a composition of one of the above-described (AE,A) (Fe,TM) 2(As,Pn) 2, also referred to as Ba122.
Is the non-patent document 1, an iron-based superconductor in which Ba (Fe1-xCox) of the upper critical magnetic field of Hc2 2As2 single crystal is anisotropic, the order of 2, copper oxide based superconductor is smaller than the anisotropy has been described. Therefore, the iron-based superconductor of the superconducting sintered for a bulky, each of the two adjacent 2 crystal grains of the orientation of the angle of direction even when positioned away from 0°, one crystal grain 2 of the interface between the critical current density flows across does not decrease. Therefore, the iron-based superconductor of the superconducting sintered for a bulky, when forming the superconducting bulky, the orientation of the crystal grains because there is no need to control the direction, the size of the superconducting can be easily formed a bulky.
Japanese Patent Laid-Open Patent Publication 2017-82318 (Patent Document 1) in, Formula AA 'in the iron-based compounds represented by Fe4As4, and Ca in the A, A' is K, Cs and Rh and at least one element selected from 1, or, at least one selected from Eu and Sr A is an element of which, A 'is at least one selected from the group consisting of Rb and Cs 1 in which the element, and layer AFe2As2 A' are alternately laminated Fe2As2 layer has a crystal structure, crystal structure of space group, simple tetragonal P4/mmm has been disclosed a technique.
Japanese Patent Laid-Open Patent Publication 2014-227329 (Patent Document 2) is, in the iron-based superconducting material, having the crystal structure of the iron-based superconducting ThCr2Si2 body, BaXO3 (X is Zr, Sn, Hf, Ti of the one or more of the species 2 1) less than or equal to 30nm in particle size and, the volume density of the nano-particles 1x1021m-3 are dispersed in one or more disclosed techniques.
Scope of claims (In Japanese)[請求項1]
 鉄を含む出発材料の少なくとも表面に、以下の組成式(化1)で表される第1化合物を含む第1層を形成する導電体の製造方法において、
(AE 1-xA x)(Fe 1-yTM y2(As 1-zP z2・・・(化1)
 (a)前記出発材料を、第1元素及び第2元素を含む第1気体に接触させ、前記出発材料に含まれる鉄と、前記第1気体に含まれる前記第1元素及び前記第2元素とを反応させることにより、前記出発材料の少なくとも表面に前記第1層を形成する工程、
 を有し、
 前記AEは、Ba及びSrからなる群から選択された少なくとも一種の元素であり、
 前記Aは、K及びNaからなる群から選択された少なくとも一種の元素であり、
 前記TMは、Cr、Mn、Co及びNiからなる群から選択された少なくとも一種の元素であり、
 前記xは、0≦x<1を満たし、
 前記yは、0≦y<0.5を満たし、
 前記zは、0≦z<0.8を満たし、
 前記第1元素は、前記AEを含み、
 前記第2元素は、ヒ素を含み、
 前記xが0<x<1を満たすとき、前記第1元素は、更に前記Aを含み、
 前記yが0<y<0.5を満たすとき、前記出発材料は、更に前記TMを含み、且つ、前記(a)工程では、前記出発材料に含まれる前記TM及び鉄と、前記第1気体に含まれる前記第1元素及び前記第2元素とを反応させることにより、前記出発材料の少なくとも表面に前記第1層を形成し、
 前記zが0<z<0.8を満たすとき、前記第2元素は、更にリンを含む、導電体の製造方法。

[請求項2]
 請求項1に記載の導電体の製造方法において、
 前記(a)工程では、前記第1元素及び前記第2元素を含む固体原料と前記出発材料とを加熱し、前記固体原料を加熱することにより前記第1気体を発生させ、発生した前記第1気体に、加熱された状態の前記出発材料を接触させる、導電体の製造方法。

[請求項3]
 請求項2に記載の導電体の製造方法において、
 前記(a)工程では、前記固体原料を第1温度に加熱し、前記出発材料を第2温度に加熱し、前記固体原料を前記第1温度に加熱することにより前記第1気体を発生させ、発生した前記第1気体に、前記第2温度に加熱された状態の前記出発材料を接触させる、導電体の製造方法。

[請求項4]
 請求項2に記載の導電体の製造方法において、
 前記(a)工程では、前記固体原料を700℃以上の第3温度に加熱し、前記出発材料を700℃以上の第4温度に加熱し、前記固体原料を前記第3温度に加熱することにより前記第1気体を発生させ、発生した前記第1気体に、前記第4温度に加熱された状態の前記出発材料を接触させる、導電体の製造方法。

[請求項5]
 請求項2に記載の導電体の製造方法において、
 (b)前記(a)工程の前に、前記出発材料と前記固体原料とを、気密可能な容器内に配置する工程、
 (c)前記(b)工程の後、前記(a)工程の前に、前記容器内を真空状態にするか、又は、前記容器内の雰囲気を不活性ガスにより置換する工程、
 を有する、導電体の製造方法。

[請求項6]
 請求項2乃至5のいずれか一項に記載の導電体の製造方法において、
 (d)前記(a)工程の後、第3元素を含む第2気体又は第1液体に前記第1層を接触させることにより、前記第1層に含まれる前記AEの一部を前記第3元素により置換する工程、
 を有し、
 前記第3元素は、K及びNaからなる群から選択された少なくとも一種の元素を含む、導電体の製造方法。

[請求項7]
 請求項2乃至6のいずれか一項に記載の導電体の製造方法において、
 (e)前記(a)工程の後、第4元素を含む第3気体又は第2液体に前記第1層を接触させることにより、前記第1層に含まれるヒ素の一部を前記第4元素により置換する工程、
 を有し、
 前記第4元素は、リンを含む、導電体の製造方法。

[請求項8]
 鉄を含む出発材料の少なくとも表面に、以下の組成式(化1)で表される第1化合物を含む第1層を形成する導電体の製造方法において、
(AE 1-xA x)(Fe 1-yTM y2(As 1-zP z2・・・(化1)
 (a)前記出発材料を、第1元素を含む第1気体に接触させ、前記出発材料に含まれる鉄と、前記第1気体に含まれる前記第1元素とを反応させることにより、前記出発材料の少なくとも表面に、鉄とヒ素とを含む第2化合物を含む第2層を形成する工程、
 (b)前記(a)工程の後、前記出発材料を、第2元素を含む第2気体に接触させ、前記第2層に含まれる前記第2化合物と、前記第2気体に含まれる前記第2元素とを反応させることにより、前記出発材料の少なくとも表面に前記第1層を形成する工程、
 を有し、
 前記AEは、Ba及びSrからなる群から選択された少なくとも一種の元素であり、
 前記Aは、K及びNaからなる群から選択された少なくとも一種の元素であり、
 前記TMは、Cr、Mn、Co及びNiからなる群から選択された少なくとも一種の元素であり、
 前記xは、0≦x<1を満たし、
 前記yは、0≦y<0.5を満たし、
 前記zは、0≦z<0.8を満たし、
 前記第1元素は、ヒ素を含み、
 前記第2元素は、前記AEを含み、
 前記xが0<x<1を満たすとき、前記第2元素は、更に前記Aを含み、
 前記yが0<y<0.5を満たすとき、前記出発材料は、更に前記TMを含み、且つ、前記(a)工程では、前記出発材料に含まれる前記TM及び鉄と、前記第1気体に含まれる前記第1元素とを反応させることにより、前記出発材料の少なくとも表面に、前記TM及び鉄とヒ素とを含む前記第2化合物を含む前記第2層を形成し、
 前記zが0<z<0.8を満たすとき、前記第1元素は、更にリンを含む、導電体の製造方法。

[請求項9]
 請求項8に記載の導電体の製造方法において、
 前記(a)工程では、前記第1元素を含む第1固体原料と前記出発材料とを加熱し、前記第1固体原料を加熱することにより前記第1気体を発生させ、発生した前記第1気体に、加熱された状態の前記出発材料を接触させ、
 前記(b)工程では、前記第2元素を含む第2固体原料と前記出発材料とを加熱し、前記第2固体原料を加熱することにより前記第2気体を発生させ、発生した前記第2気体に、加熱された状態の前記出発材料を接触させる、導電体の製造方法。

[請求項10]
 請求項9に記載の導電体の製造方法において、
 (c)前記(b)工程の後、第3元素を含む第3気体又は第1液体に前記第1層を接触させることにより、前記第1層に含まれる前記AEの一部を前記第3元素により置換する工程、
 を有し、
 前記第3元素は、K及びNaからなる群から選択された少なくとも一種の元素を含む、導電体の製造方法。

[請求項11]
 請求項9又は10に記載の導電体の製造方法において、
 (d)前記(b)工程の後、第4元素を含む第4気体又は第2液体に前記第1層を接触させることにより、前記第1層に含まれるヒ素の一部を前記第4元素により置換する工程、
 を有し、
 前記第4元素は、リンを含む、導電体の製造方法。

[請求項12]
 金属鉄を主成分として含む第1層と、
 前記第1層と積層された第2層と、
 を有し、
 前記第2層は、以下の組成式(化1)で表される第1化合物を含み、
(AE 1-xA x)(Fe 1-yTM y2(As 1-zP z2・・・(化1)
 前記AEは、Ba及びSrからなる群から選択された少なくとも一種の元素であり、
 前記Aは、K及びNaからなる群から選択された少なくとも一種の元素であり、
 前記TMは、Cr、Mn、Co及びNiからなる群から選択された少なくとも一種の元素であり、
 前記xは、0≦x<1を満たし、
 前記yは、0≦y<0.5を満たし、
 前記zは、0≦z<0.8を満たす、導電体。

[請求項13]
 請求項12に記載の導電体において、
 前記第1層と前記第2層との間に介在する介在物を有し、
 前記介在物は、組成式Fe 2Asで表される第2化合物、又は、ヒ素が固溶した鉄を含む、導電体。

[請求項14]
 請求項12又は13に記載の導電体において、
 前記第2層は、超伝導性を有する、導電体。

[請求項15]
 請求項14に記載の導電体において、
 第1面及び前記第1面と反対側の第2面よりなる線状形状又は板状形状を備え、且つ、金属鉄を主成分として含む基材を有し、
 前記第1層は、前記基材の前記第1面又は前記第2面の表面層である、導電体。

[請求項16]
 請求項14に記載の導電体において、
 第3面及び前記第3面と反対側の第4面よりなる板状形状をそれぞれ備え、且つ、金属鉄をそれぞれ主成分として含む複数の基材を有し、
 前記第1層は、前記複数の基材の各々の前記第3面又は前記第4面の表面層であり、
 前記複数の基材は、前記複数の基材の各々の厚さ方向に積層されている、導電体。

[請求項17]
 請求項15に記載の導電体を備えた超伝導送電線において、
 前記基材は、線状形状を備えている、超伝導送電線。

[請求項18]
 請求項15又は16に記載の導電体を備えた超伝導磁石装置。

[請求項19]
 請求項15又は16に記載の導電体を備えた超伝導磁気シールド装置。
  • Applicant
  • ※All designated countries except for US in the data before July 2012
  • TOKYO INSTITUTE OF TECHNOLOGY
  • TOKYO UNIVERSITY OF AGRICULTURE AND TECHNOLOGY
  • Inventor
  • YAMAMOTO, Akiyasu
  • UEMURA, Toshiki
IPC(International Patent Classification)
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