1: もろ禿 ◆SHINE.1vOk もろ禿HINE! ★@\(^o^)/ 2015/09/30(水) 18:03:39.88 ID:???.net
共同発表:鉄系高温超伝導の磁石化に成功~強力磁石開発へ新しい可能性~
http://www.jst.go.jp/pr/announce/20150930/index.html

図1 強力磁石の磁場発生のメカニズム
強磁性永久磁石では向きの揃ったスピンが、コイル電磁石では電流ループが磁場の起源で、それぞれ磁化、外部電源からの電流供給により磁石となる。一方、超伝導バルク磁石では電磁石と同様に超伝導電流ループが磁場の起源であるが、永久磁石と同様に一度磁化すると、遠隔的に誘導された超伝導電流ループが抵抗ゼロのため減衰せず、冷却下では永久磁石と同じように使用することができる。超伝導体の電流エネルギー密度は銅より100倍以上高いため、小型でも非常に強力な磁石になる。今回、数十ナノメートルの微細な鉄系高温超伝導体の結晶をバルク(塊)にすることで、1テスラを超える磁力を持つ強力磁石にすることに成功した。

図2 試作した鉄系高温超伝導バルク磁石
中央の黒い部分(直径1cm)が鉄系高温超伝導体。周囲は複合金属リング。
ポイント
希少元素を使用しない、新しい高性能磁石開発が求められていた。
多結晶バルク(塊)を用いて、市販のネオジム磁石の2倍の磁力を持つ鉄系高温超伝導体の磁石化に初めて成功した。
10テスラ級の小型磁石が数年以内に実現することが期待できる。
JST 戦略的創造研究推進事業において、東京農工大学の山本 明保 特任准教授らは、鉄系高温超伝導を応用した強力磁石の開発に初めて成功しました。
医療・エネルギー分野の先端機器に使用される強力な超伝導磁石は、極低温で動作可能となることから、冷却のために稀少で高価な液体ヘリウムが用いられています。また、ネオジム磁石をはじめとする強磁性磁石ではレアアース元素が必須でした。そのため液体ヘリウムを 使わず、より高い温度で使える高温超伝導体の研究開発が進められてきましたが、これまで鉄系高温超伝導体を磁石にする技術は確立されていませんでした。
山本特任准教授らは、結晶サイズをナノ領域(ナノは10億分の1)まで微細化した多結晶をバルク(塊)状にすることで、直径1cmの小型サイズでも鉄系高温超伝導体が1テスラを超える強力な磁石となることを実証しました。また、ナノ多結晶からなる鉄系バルク磁石は磁力の均一性が高く、さらに硬く割れにくいことを明らかにしました。
原料にレアアース元素を含まず、作製プロセスも単純・安価であり、小型冷凍機で動作させることができるので、強力な超伝導磁石の小型化、ポータブル化の道がひらくと期待されます。
セラミックス合成の標準的な作製プロセスが応用できるため、他の材料でも同様の強力磁石ができると予想され、ナノ多結晶からなる超伝導バルクは強力磁石開発の新しい指針となると期待されます。
本研究は、米国立強磁場研究所のエリック・ヘルストロム 教授、デビッド・ラバレスティエ 教授らと共同で、日本学術振興会 科学研究費補助金、アメリカ国立科学財団の助成を一部受けて行ったものです。
本研究成果は、2015年9月30日(英国時間)に英国物理学会発行の科学誌「Superconductor Science and Technology」のオンライン速報版で公開されます。
http://www.jst.go.jp/pr/announce/20150930/index.html

図1 強力磁石の磁場発生のメカニズム
強磁性永久磁石では向きの揃ったスピンが、コイル電磁石では電流ループが磁場の起源で、それぞれ磁化、外部電源からの電流供給により磁石となる。一方、超伝導バルク磁石では電磁石と同様に超伝導電流ループが磁場の起源であるが、永久磁石と同様に一度磁化すると、遠隔的に誘導された超伝導電流ループが抵抗ゼロのため減衰せず、冷却下では永久磁石と同じように使用することができる。超伝導体の電流エネルギー密度は銅より100倍以上高いため、小型でも非常に強力な磁石になる。今回、数十ナノメートルの微細な鉄系高温超伝導体の結晶をバルク(塊)にすることで、1テスラを超える磁力を持つ強力磁石にすることに成功した。

図2 試作した鉄系高温超伝導バルク磁石
中央の黒い部分(直径1cm)が鉄系高温超伝導体。周囲は複合金属リング。
ポイント
希少元素を使用しない、新しい高性能磁石開発が求められていた。
多結晶バルク(塊)を用いて、市販のネオジム磁石の2倍の磁力を持つ鉄系高温超伝導体の磁石化に初めて成功した。
10テスラ級の小型磁石が数年以内に実現することが期待できる。
JST 戦略的創造研究推進事業において、東京農工大学の山本 明保 特任准教授らは、鉄系高温超伝導を応用した強力磁石の開発に初めて成功しました。
医療・エネルギー分野の先端機器に使用される強力な超伝導磁石は、極低温で動作可能となることから、冷却のために稀少で高価な液体ヘリウムが用いられています。また、ネオジム磁石をはじめとする強磁性磁石ではレアアース元素が必須でした。そのため液体ヘリウムを 使わず、より高い温度で使える高温超伝導体の研究開発が進められてきましたが、これまで鉄系高温超伝導体を磁石にする技術は確立されていませんでした。
山本特任准教授らは、結晶サイズをナノ領域(ナノは10億分の1)まで微細化した多結晶をバルク(塊)状にすることで、直径1cmの小型サイズでも鉄系高温超伝導体が1テスラを超える強力な磁石となることを実証しました。また、ナノ多結晶からなる鉄系バルク磁石は磁力の均一性が高く、さらに硬く割れにくいことを明らかにしました。
原料にレアアース元素を含まず、作製プロセスも単純・安価であり、小型冷凍機で動作させることができるので、強力な超伝導磁石の小型化、ポータブル化の道がひらくと期待されます。
セラミックス合成の標準的な作製プロセスが応用できるため、他の材料でも同様の強力磁石ができると予想され、ナノ多結晶からなる超伝導バルクは強力磁石開発の新しい指針となると期待されます。
本研究は、米国立強磁場研究所のエリック・ヘルストロム 教授、デビッド・ラバレスティエ 教授らと共同で、日本学術振興会 科学研究費補助金、アメリカ国立科学財団の助成を一部受けて行ったものです。
本研究成果は、2015年9月30日(英国時間)に英国物理学会発行の科学誌「Superconductor Science and Technology」のオンライン速報版で公開されます。
引用元:http://anago.2ch.sc/test/read.cgi/scienceplus/1443603819/
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