(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
その長さに沿って外面を有する複合セラミック超電導テープであって、上面、底面、および前記外面を画定する側面を有するテープ；ならびに
寒剤がワイヤに浸透し、超電導特性を劣化させるのを防止するための、その外面を密封して囲む密封構造であって、ここで前記密封構造が、複合テープの上面に積層された第１の金属テープ、複合テープの底面に積層された第２の金属テープを含み、第１および第２の金属テープは複合テープの側面を超えて伸びており、そして金属テープ間の空間を満たす複合テープの側面に隣接する非多孔質はんだフィレットを含む密封構造、
を含んでなる超電導セラミック導体。
【請求項２】
テープおよび囲む密封構造が５０ｍより長い請求項１記載の導体。
【請求項３】
テープが多数の超電導セラミックフィラメントを支持する金属マトリックスを含む請求項１記載の導体。
【請求項４】
テープが少くとも１つの超電導セラミック層および少くとも１つの超電導セラミック層を支持する少くとも１つの金属基板を含む請求項１記載の導体。
【請求項５】
密封構造が、寒剤が加圧状態でテープに外面から浸透するのを防止する請求項１記載の導体。
【請求項６】
密封構造が、液体窒素寒剤が１０atmを超える加圧状態でテープに外面から浸透するのを防止する請求項１記載の導体。
【請求項７】
金属テープがステンレス鋼、Ｃｕ−Ｂｅ合金、アルミニウム、銅、ニッケルもしくはＣｕ−Ｎｉ合金を含む請求項１記載の導体。
【請求項８】
第１および第２の金属テープが複合テープよりも少くとも５％幅の広い請求項１記載の導体。
【請求項９】
５より大きいアスペクト比を有する請求項１記載の導体。
【請求項１０】
その長さに沿って外面を有する複合セラミック超電導テープであって、上面、底面、および前記外面を画定する側面を有するテープ；ならびに
寒剤がワイヤに浸透し、超電導特性を劣化させるのを防止するための、その外面を密封して囲む密封構造含む超電導セラミック導体であって、
前記密封構造が：
複合テープの上面に積層され、そして複合テープの側面を超えて伸びる部分を有する第１の金属テープ；および
複合テープの底面に積層され、そして複合テープの側面を超えて伸びる部分を有する第２の金属テープ、
ここで第１の金属テープの伸びた部分は第２の金属テープの伸びた部分に、隣接する各側面で溶接されている、
を含む
超電導セラミック導体。
【請求項１１】
請求項１記載の超電導セラミック導体を含む超電導コイル。
【請求項１２】
請求項１記載の超電導セラミック導体を含む超電導ケーブル。
【請求項１３】
テープおよび囲む密封構造が５０ｍより長い請求項１０記載の導体。
【請求項１４】
テープが多数の超電導セラミックフィラメントを支持する金属マトリックスを含む請求項１０記載の導体。
【請求項１５】
テープが少くとも１つの超電導セラミック層および少くとも１つの超電導セラミック層を支持する少くとも１つの金属基板を含む請求項１０記載の導体。
【請求項１６】
密封構造が、寒剤が加圧状態でテープに外面から浸透するのを防止する請求項１０記載の導体。
【請求項１７】
密封構造が、液体窒素寒剤が１０atmを超える加圧状態でテープに外面から浸透するのを防止する請求項１０記載の導体。
【請求項１８】
請求項１０記載の超電導セラミック導体を含む超電導ケーブル。
【請求項１９】
請求項１０記載の超電導セラミック導体を含む超電導コイル。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
発明の背景
本発明は複合セラミック超電導テープおよび構造に関する。ＹＢａ2 Ｃｕ3 Ｏ7-δ（ＹＢＣＯ１２３）、（Ｐｂ，Ｂｉ）2 Ｓｒ2 Ｃａ2 Ｃｕ3 Ｏ（ＢＳＣＣＯ２２２３）、および（Ｐｂ，Ｂｉ）2 Ｓｒ2 Ｃａ1 Ｃｕ2 Ｏ（ＢＳＣＣＯ２２１２）のようなセラミックを含むテープは比較的高温、たとえば液体窒素温度、で超電導となり得、そして大きな距離を越えて電流を運ぶのに理想的である。複合超電導テープは導電性金属マトリックス内にセラミック物質の超電導部分（たとえば貴金属マトリックス内にＢＳＣＣＯフィラメント）または導体上に被覆された超電導部分（たとえば導電性基板上に支持されたＹＢＣＯもしくはＢＳＣＣＯの１つ以上の層）を含むのが通常である。金属テープのような支持構造は複合超電導テープに積層され得、それに機械的強度および弾性を付与する。作動中に、超電導物品（たとえば超電導テープおよび支持構造）は長時間にわたって流動性寒剤（たとえば液体窒素、液体ヘリウムもしくは超臨界ヘリウム）に浸される。この時間中、流動性寒剤は超電導セラミック物質に浸透しうる。たとえば、浸透は、多孔質でありうるセラミック物質の一部が寒剤に直接にさらされるとき、または複合材料における１つ以上の表面欠陥が寒剤とセラミック物質の間に通路を与えるときに、生じうる。
【０００２】
このような浸透は、物品を加熱するに際して、寒剤は急速に蒸発し得、圧力を物品内に加えるので、重大な問題となりうる。たとえば、７７ｋにおける液体窒素の密度は外気温度での窒素ガスのそれよりも７００倍大きい。物品内に加えられる圧力は超電導セラミックにおいて大きな物理的欠陥を創り出し、そしてその超電導特性（たとえば輸送特性）を著しく低下し得、したがって物品の望ましい電気的性能を妨げる。欠陥は超電導物品の外側に膨張もしくはバルーンの外観を持込むので、この問題は「バルーン」問題といわれている。
【０００３】
発明の要約
複合セラミック超電導テープはその表面に付着された金属被覆を有する場合でも、寒剤は被覆の多孔質もしくはミクロ細孔欠陥によりセラミック物質になお浸透し、バルーンを形成しうることを出願人は見出した。このような欠陥はバルーンの形成の前に位置を確認するのは困難でありうる。なぜならそれらは非常に小さく、テープの長さに沿ってはまれでありうるからである。このように、バルーン形成を受けやすい被覆テープは低温熱サイクリングの前に完全であるように、目にはみえる。しかも、このような欠陥による寒剤浸透の可能性は、流動性寒剤が加圧状態下、たとえば約１〜３３bar （約１０5 Pa〜３．３MPa ）まで、にあるとき、および超電導物品が長い時間、たとえば数週間、数年、もしくは多年の間、流動性寒剤にさらされるとき、増加する。このような状態は超電導ケーブル用途について典型的である。
【０００４】
複合セラミック超電導テープにおける表面欠陥は付着される金属被覆に重なった欠陥を生じさせ得ることを出願人は見出した。たとえば、表面欠陥ははんだが欠陥をおおってぬらすのを妨げ、それによりミクロ細孔欠陥を付着されたはんだ被覆に形成させる。重なった欠陥は通路を供給し得、それにより寒剤はセラミック物質に浸透し得る。貴金属マトリックスにおいてＢＳＳＣＯフィラメントで形成されたテープでは、たとえば、そのような表面欠陥は、複合セラミックテープのチューブ内の粉末の製造の間、ＢＳＳＣＯ粉末から放出される酸化物から生じる。
【０００５】
もっと一般的には、複合セラミックテープおよび金属被覆の欠陥は、取扱いおよび被覆製造の間に生じうる。金属被覆におけるミクロ細孔欠陥も、金属被覆の対応する大きさが大きすぎる（たとえば０．０８０インチ（約３mm）より大きいときに、金属被覆の冷却の間に収縮ボイドにより引起されうる。統計的に、複合セラミックテープの欠陥は金属被覆の欠陥と重なり、１つ以上の通路を形成し得、それにより寒剤はセラミック物質に浸透しうる。
【０００６】
本発明の態様は、密封構造内でその長さに沿って超電導テープを完全にカプセル化することにより、そのような寒剤浸透を実質的に防止する。密封構造は寒剤浸透を防止するために、超電導テープの長さに沿って（たとえばテープの上、底、および側部）全表面を寒剤浴から密封して封止する。たとえば、１つの態様において、第１のステンレス鋼テープは複合セラミックテープの上部に積層され、そして第２のステンレス鋼テープは複合セラミックテープの底部に積層され、複合セラミックテープを間に挟む。ステンレス鋼テープは複合セラミックテープよりも幅広いように選ばれるので、それらは複合セラミックテープの側面に張り出す。ついで、はんだフィレットはセラミックテープの側面を封止しうる。なぜなら、はんだは金属テープの張り出した部分をぬらし、複合セラミックテープの側面を被覆する連続表面を形成しうるからである。このように、金属テープとはんだフィレットの組合わせは密封構造を形成する。
【０００７】
密封構造は、たとえば１つ以上の金属積層物を含むことにより複合セラミックテープに機械的補強を付与しうるのが通常である。
【０００８】
あるいは、密封構造はこのような支持構造と分離していてもよく、たとえば、機械的補強を付与するためにそれに結合された１つ以上の金属積層物をすでに有するセラミックテープをカプセル化することができる。
【０００９】
一般的に、１つの態様において、本発明は予め選ばれた流動性寒剤中での使用のための超電導セラミック導体に関し：その長さに沿って外面を有する複合セラミック超電導ワイヤ；ならびに寒剤がワイヤに浸透し、超電導特性を劣化させるのを防止するための、その外面を密封して囲む密封構造を含むことを特徴とする。
【００１０】
超電導体は次のようないかなる特徴をも含みうる。ワイヤおよび囲む密封構造は長さ５０ｍよりも大きくありうる。ワイヤは多数の超電導セラミックフィラメントを支持する金属マトリックスを含みうる。あるいは、ワイヤは少くとも１つの超電導セラミック層、および少くとも１つの超電導セラミック層を支持する少くとも１つの金属基板を含みうる。密封構造は金属でありうる。密封構造は加圧状態で外面から寒剤がワイヤに浸透するのを防止し得、たとえばその加圧状態は約１０atm （約１．０１MPa ）を超えることができ、そして流動性寒剤は液体窒素でありうる。
【００１１】
さらに、ワイヤは上面、底面、および側面を有する複合セラミック超電導テープであり得、そこでは外面は上、底および側面である。たとえば、密封構造は、複合テープの上面に積層された第１の金属テープ、複合テープの底面に積層された第２の金属テープ、第１および第２の金属テープは複合テープの側面を超えて伸び；ならびに、金属テープ間の空間を満たす複合テープの側面に隣接する非多孔質はんだフィレット、を含みうる。金属テープは、ステンレス鋼、Ｃｕ−Ｂｅ合金、アルミニウム、銅、ニッケルもしくはＣｕ−Ｎｉ合金を含みうる。第１および第２の金属テープは、複合テープの側面を超えて伸びるために複合テープよりも少くとも５％幅広くありうる。複合テープおよび密封構造は約５よりも大きい、導体のためのアスペクト比を定めうる。あるいは、密封構造は：複合テープの上面に積層され、そして複合テープの側面を超えて伸びる部分を有する第１の金属テープ；ならびに、複合テープの側面を超えて伸びる部分を有する第２の金属テープ、ここで第１の金属テープの伸びた部分は第２の金属テープの伸びた部分に、隣接する各側面で溶接されている、を含みうる。
【００１２】
他の態様において、密封構造はワイヤの外面を囲む延性金属シートを含み得、金属シートの反対側の領域は互いに溶接されている。
【００１３】
あるいは、密封構造はワイヤの外面を囲む硬化ポリマー層でありうる。いずれの場合でも、導体は、ワイヤおよび金属テープを囲む延性金属シートもしくは硬化ポリマー層とともに機械的補強のためにワイヤに積層された金属テープをさらに含みうる。硬化ポリマー層は導電性媒体、たとえばポリマー層内に分散された金属元素を含みうる。ワイヤが実質的に長方形断面を有する場合には導電性媒体は少くともワイヤの厚さに平行な方向に沿ってポリマー層を導電性にしうる。
【００１４】
もう１つの態様において、本発明は上述の超電導セラミック導体を含む超電導ケーブルを特徴とする。
【００１５】
さらなる態様において、本発明は上述の超電導セラミック導体を含む超電導コイルを特徴とする。
【００１６】
さらなる態様において、本発明は超低温に冷却されたアセンブリーに関し：流動性寒剤を入れるための容器；流動性寒剤；および流動性寒剤に少くとも部分的に浸された超電導物品を含み、その物品は流動性寒剤と直接接触する上述の超電導セラミック導体を含む、ことを特徴とする。ある態様において、アセンブリーは流動性寒剤を冷却するための冷凍ユニット、ならびに寒剤に冷凍ユニットを通過させるための循環ポンプをさらに含みうる。作動中に、循環ポンプは容器中の流動性寒剤の圧力を１atm （約０．１０１MPa ）もしくは１０atm （約１．０１MPa ）より高くさせうる。
【００１７】
一般に、もう１つの態様において、本発明は予め選ばれた流動性寒剤中での使用のための超電導導体を特徴とする。その導体は：その長さに沿ってワイヤを囲む外面を有する複合セラミック超電導ワイヤ；ならびに超電導セラミック導体を熱サイクリングに耐えさせる外面を密封して囲む密封構造を含み、そこでは流動性寒剤は超電導セラミックテープの電流容量を１０％より多く低下させないで加圧状態にある。たとえば加圧状態は約２bar （２×１０5 Pa）を超え得（たとえば約１０〜３３bar （１MPa 〜３．３MPa ）の範囲）、そして流動性寒剤は液体窒素でありうる。
【００１８】
一般にもう１つの態様において、本発明は予め選ばれた流動性寒剤中での使用のための超電導体を製造する方法を特徴とする。その方法は：その長さに沿って外面を有する複合セラミック超電導ワイヤを供給すること；ならびに寒剤がワイヤに浸透し、超電導特性を劣化させるのを防止するため密封構造で外面を密封して囲うこと、を含む。
【００１９】
本発明の態様はいかなる次の特徴も含みうる。供給されたワイヤは超電導セラミック前駆体を含む容器の少くとも１連の機械的変形ならびに続く熱処理により形成されうる。密封して囲む段階は、ワイヤに金属テープを積層すること、ワイヤの外面のまわりを少くとも１つの金属シートで囲むこと、ワイヤの外面を囲むために多数の金属シートを互いに溶接すること、またはワイヤの外面を完全に覆うポリマー被覆を形成することを含みうる。後のほうの態様において、その方法はワイヤの外面を被覆する前にポリマー被覆に導電性媒体を添加することをさらに含みうる。
【００２０】
ここで用いられるように、複合セラミック超電導ワイヤは金属マトリックス支持超電導セラミック部分、または１つ以上の金属基板支持超電導セラミック部分を含む。複合超電導ワイヤは任意の断面形状、たとえば円、楕円、もしくは実質的に長方形の形状、を有しうる。たとえば、複合セラミック超電導ワイヤは複合セラミック超電導テープでありうる。
【００２１】
本発明のために、超電導ワイヤもしくはテープは、所定の時間、超電導温度で流動性寒剤と接着され、つづいてもっと高温（たとえば室温）に加熱された後に劣化を示しうる超電導条件下で電流を運ぶことのできる、伸ばされた複合エレメントを示すように意図される。このような劣化は１つ以上のバルーンの存在もしくは形成と関連するのが通常であり、および／または輸送臨界電流の低下のような、超電導特性の低下を含む。
【００２２】
例として、熱機械法により製造されたテープもしくはワイヤはその外面に金属層を含み、内側に形成された超電導セラミック部分を有しうる。熱機械法は寒剤浸透、およびテープもしくはワイヤの続く劣化をもたらす欠陥を引起こし、もしくは助長しうる。
【００２３】
もう１つの例において、テープもしくはワイヤは基板上に付着された超電導セラミック材料の層、ならびに通常はスパッタもしくは真空蒸着法により付着される、囲む保護層を含む。外部雰囲気で化学的接触から超電導セラミック材料を保護するのに有効であっても、保護層は、特に長い時間もしくは高い圧力で流動性寒剤にされるとき、流動性寒剤の浸透および、つづいてそれがもたらす劣化を防止するには十分でない厚さと強度を有する。
【００２４】
上述のとおり、複合セラミック超電導ワイヤは、超電導ワイヤの長さに沿って伸びる多数の超電導セラミックフィラメントを支持する金属マトリックスを含みうる。このようなワイヤは周知のチューブ内粉末法により製造され得、それは超電導セラミック前駆体粉末で満たされた容器（たとえばチューブ）を１回以上の機械的変形と熱処理に供することを含む。このような処理段階は金属マトリックスに欠陥を生じさせ、寒剤浸透を引起しうる。好適には、密封構造は、密封構造をきびしい処理条件にさらすのを避けるために処理段階によりワイヤが超電導にされた後に、複合セラミック超電導ワイヤのまわりに形成される。
【００２５】
好適には、金属マトリックスは貴金属から形成される。貴金属は所望の超電導セラミックに関して用いられる反応条件下で、その反応が熱力学的に不安定な金属であり、または複合材の製造条件下で超電導セラミックもしくはその前駆体と反応しない。貴金属は銀、酸化物分散強化（ＯＤＳ）銀、銀合金もしくは銀／金合金のような、所望の超電導セラミックの金属元素とは異なる金属であってもよいが、銅のような、所望の超電導セラミックの金属の１つの化学量論的過剰であってもよい。
【００２６】
もう１つの例において、複合セラミック超電導ワイヤは多層構造であり、超電導セラミックの１つ以上の層、緩衝もしくは保護層の１つ以上の層、ならびに他の層を支持する１つ以上の金属基板層を含む。多層構造は周知のエピタキシー法（たとえば、スパッタ、真空蒸着、もしくは分子ビーム）により形成されうる。緩衝層の目的は超電導セラミックと外部環境の間の化学反応を防止することであるが、このような緩衝層は、特にそれらが長時間または高い圧力で流動性寒剤にさらされるとき、寒剤浸透を防止するのには十分でないのが通常である。密封構造は寒剤浸透を防止するために多層構造のまわりに形成される。
【００２７】
ここで用いられるように、「熱サイクリング」は３つの相の１もしくはそれより多いくり返しを含み、そこでは超電導導体もしくは物品は冷却材浴に浸漬され、室温にもどされる。３つの相は：ｉ）導体もしくは物品が冷却材に囲まれ、そして任意に圧力は増加もしくは減少される冷却相；ii）定圧力での低温相；およびiii ）冷却材が除去され、そして必要ならば、圧力は外界状態にもどされる暖かい相、である。
【００２８】
セラミック材料の寒剤浸透は熱サイクリング後にバルーンについて超電導導体もしくは物品を検査することにより測定されうる。
【００２９】
ここで用いられるように、バルーンは熱サイクリングに伴う内部構造の膨張による複合セラミックワイヤもしくはテープ体積の局地的増加である。
【００３０】
通常、体積増加は厚さの局地的増加、たとえば全厚さの数％から１００％を超える増加、に対応する。たとえば、バルーンは厚さを約１００％増加しうる。バルーンの長さは寒剤浸透の総計と縦のガス拡散の関数である。バルーンは約数mmから数cmの長さ、そしてさらに長いことも観察された。
【００３１】
他に定められなければ、ここで用いられるすべての技術的および科学的用語は、発明が属する分野の当業者に一般的に理解されるのと同一の意味を有する。ここで言及されたすべての刊行物、特許出願、特許および他の文献は参照により全体を組入れられる。衝突の場合には、定義を含む本明細書が支配する。加えて、材料、方法および例は例示にすぎず、制限するものではない。
【００３２】
本発明の態様は多くの利点を含みうる。密封構造は表面欠陥もしくはさらされたセラミック表面による寒剤浸透を防止しうる。さもないとそれらは「バルーン」を形成し得、正常動作に必要な熱サイクルの間に超電導の臨界電流容量を劣化させうるであろう。超電導複合セラミックワイヤにおける欠陥による寒剤浸透の防止は超電導導体もしくは物品の長寿命にきわめて重要である。１つのバルーンの形成でさえ、超電導導体もしくは物品の有用性を終了させうる。なぜなら、たとえばバルーンはもっと大きな欠陥を創り出し、それにより寒剤は浸透し、さらなる熱サイクリングの際にさらなるバルーンを製造しうるからである。これは超電導ワイヤの臨界電流を次第にさらに低下させる。密封構造のために、流動性寒剤が加圧状態下にあるときでさえ、導体は超電導セラミックテープの電流容量を１０％より多く、もしくはもっと少くさえ低下させることなく、熱サイクリングに耐えうる。さらにこのようなバルーンの防止は導体の寸法許容量を維持する。
【００３３】
さらに、密封構造は、超電導物品が加圧された環境（たとえば、約１０〜１５bar （１〜１．５MPa ）のような、１bar （０．１MPa ）〜約３３bar （３．３MPa ））で長い時間（たとえば数時間、数週間、数年間、もしくは多年）、流動性寒剤中に浸漬されるとき寒剤浸透を防止しうる。このような状態はケーブル用途には典型的である。しかも、密封構造により付与される複合セラミック超電導テープのカプセル化は導体を曲げたり、コイルもしくはらせんに巻くことを可能にするのに十分頑強でありうる。
【００３４】
さらに、超電導導体の多くの態様は連続法により形成され、長尺の導体（たとえば約５０ｍより長く、そして約数百ｍよりも長いことが多い）の形成を可能にする。
【００３５】
本発明の他の特徴および利点は、次の詳細な説明および請求項から明らかであろう。
【００３６】
詳細な説明
本発明の１態様は、長い時間、加圧されうる流動性寒剤浴３０に浸漬された超電導導体１０の断面図である、図１に示される。導体１０は、複合セラミック導体テープ１２、はんだ層１４ａおよび１４ｂ、金属テープ１６ａおよび１６ｂ、そしてはんだフィレット１８ａおよび１８ｂを含む。はんだ層１４ａおよび１４ｂは複合セラミックテープ１２の上および底面２０ａおよび２０ｂに、金属テープ１６ａおよび１６ｂをそれぞれ結合して、それにより上および底面２０ａおよび２０ｂを流動性寒剤３０から密封する。例示されるように、金属テープ１６ａおよび１６ｂは複合セラミックテープ１２よりも幅広く、その側面２２ａおよび２２ｂに張り出す。はんだフィレット１８ａおよび１８ｂは金属テープ１６ａおよび１６ｂの張り出した部分の間の空間を満たし、それにより複合セラミックテープの側面２２ａおよび２２ｂを流動性寒剤３０から密封する。金属テープ１６ａおよび１６ｂは複合セラミックテープ１２に機械的支持を付与し、そして金属テープ１６ａおよび１６ｂとはんだフィレット１８ａおよび１８ｂの組合わせは密封構造を形成し、寒剤３０の浸透を実質的に防止するために長さに沿って複合セラミックテープ１２を全体的にカプセル化する。
【００３７】
複合セラミックテープ１２は、いかなる超電導セラミックをも含み得、ビスマス、希土類、タリウム、鉛もしくは銀の一族の超電導銅酸化物を含む。典型的な超電導セラミック材料は、たとえば、（Ｐｂ，Ｂｉ）2 Ｓｒ2 Ｃａ2 Ｃｕ3 Ｏ（（ＢＳＣＣＯ２２２３）、（Ｐｂ，Ｂｉ）2 Ｓｒ1 Ｃａ1 Ｃｕ2 Ｏ（ＢＳＣＣＯ２１１２）、Ｙ1 Ｂａ2 Ｃｕ3 Ｏ7-δ（ＹＢＣＯ１２３）、およびＹＢＣＯにおけるイットリウムの希土類金属置換を含む。複合セラミックテープ１２はチュープ内粉末法のような周知の方法および被覆導体を用いて製造されうる。このような方法の説明については、たとえば１９９８年９月１日に発行された、Bruce R. Gamble, Gilbert N. Riley, Jr., John D. Scudiere, Michael D. Manlief, David M. Buzcek、およびGregory L. Snitchler による米国特許第５，８０１，１２４号明細書「積層された超電導セラミック複合導体」を参照。そしてその内容は参照により、ここに組入れられる。
【００３８】
図１ａを参照すると、複合セラミックテープ１２は、実質的に導体１０の長さに沿って伸びる多数の超電導セラミックフィラメント４２を囲み、そして支持する貴金属のマトリックス４０を含む。「貴金属」は、その反応生成物が、セラミックテープを製造するのに用いられる反応条件下で熱力学的に不安定な金属である。このように、貴金属マトリックス４０は、複合セラミックテープ１２の製造中にセラミックフィラメント４２もしくはその前駆体と反応しない。適切な貴金属は、たとえば、銀、酸化物分散強化（ＯＤＳ）銀、銀合金、もしくは銀／金合金を含む。ＯＤＳ銀を含む典型的な複合セラミックテープは、１９９６年１０月１５日に出願された、Lawrence J. Masur らによるＵ．Ｓ．Ｓ．Ｎ  ０８／７３１，３０２の「酸化物分散強化超電導複合体の改良された性能」、ならびに１９９８年４月２２日に公開された対応ヨーロッパ特許出願ＥＰ  ０８３７５１２にしたがって形成され得、両方の出願の全内容は参照によりここに組入れられる。金属テープ１６ａおよび１６ｂは、たとえばステンレス鋼、銅、銅合金および超合金であり得る。はんだ１４ａ，１４ｂ，１８ａ、および１８ｂは金属であるのが通常であるが、あるいはエポキシ中の金属繊維もしくは粒子のぬれた分散体を含む。
【００３９】
導体１０の１つの態様に適切な寸法は：複合セラミックテープ１２の厚さＴ1 約０．００８インチ；金属テープ１６ａおよび１６ｂの厚さＴ2 約０．００１５インチ；複合セラミックテープの幅Ｗ1 約０．１６０インチ；および金属テープ１６ａおよび１６ｂの幅Ｗ2 約０．１９０インチを含む。この一連の寸法を用いて、金属テープ１６ａおよび１６ｂは、複合セラミックテープ１２の各側面２２ａおよび２２ｂを約０．０１５インチ張出す。
【００４０】
もっと一般的に、他の態様において、Ｗ2 はＷ1 より５％〜約３０％幅広くありうる；好ましくはＷ2 はＷ1 より約１５％〜２５％幅広い。さらに、複合セラミックテープ１２は約０．０２〜１．０インチもしくはもっと大きい幅、および約０．００１〜０．０４０インチもしくはもっと大きい厚さを有しうる。金属テープ１６ａおよび１６ｂは通常約０．００１〜０．００３インチもしくはもっと大きい厚さを有するが、もっと薄いものも使用されうる。約０．００４〜０．０２インチより大きい、好ましくは約０．００６インチ、の厚い積層物は高電界磁石用途に有利に使用されうる。上述の寸法により示されるように、導体１０は厚いよりもっと幅広い傾向があり、通常約５より大きいアスペクト比、たとえば約１０のアスペクト比を有する。はんだ厚さは通常約０．０００１〜約０．００１インチ、そして好ましくは０．０００２〜０．０００６の範囲である。導体１０は通常何百ｍの長さである。テープ１２の端（図示せず）も、たとえば、はんだもしくはシリコーンによりカプセル化されうる。たとえば、適切なシリコーンシーラントはDow Corning Corporation (Midland, MI）から入手しうるＤｏｗ  Ｃｏｒｎｉｎｇ  ７３２多目的シーラントである。
【００４１】
金属テープ１６ａおよび１６ｂは熱および電気伝導性を付与するため、超電導物品を冷却させるため、ならびに物品における超電導導体間を電流輸送を可能にするために選ばれるのが好適である。さらに金属テープはそれらの熱安定特性にもとづいて選ばれうる。積層物はステンレス鋼テープであるのが好適である（他の金属テープ、たとえば、銅、銅合金もしくは超合金テープも適切でありうる。）。さらに金属テープは、積層の後の冷却により引起こされる、金属テープ１６ａおよび１６ｂと複合セラミックテープ１２の間の圧縮ひずみを与えるために、超電導セラミックテープよりも大きい熱膨張係数を有するように選ばれるのが好ましく、複合体の機械的特性を向上させる。好適には、金属テープは少くとも７００MPa の降伏強度を有するように選ばれるべきである。
【００４２】
寒剤３０は、転移温度以下に超電導体１０を維持することのできるいかなる寒剤であってもよい。制限して解釈されるべきではないが、液体窒素は本発明による使用に適切な、特に好適な寒剤である。用途に依存して、寒剤３０は加圧されうる。液体冷却材により実施される冷凍は最大に達成しうる圧力で流動臨界点により制限される。たとえば、液体窒素について、圧力の典型値は約１〜３３bar の範囲である。さらに、いくつかの態様において、冷凍は、流動性寒剤の沸点温度に影響するように大気圧以下で起こる。
【００４３】
金属テープは、複合テープが形成された後に、すなわち複合テープが超電導にされた後に、複合テープ上に積層される。その結果、金属テープおよびはんだフィレットにより形成される密封構造は複合テープ１２を形成するのに用いられる厳しい機械的および熱的処理に供されない。このような処理は密封構造の密封特性を劣化させうる。
【００４４】
図２および３を参照すると、ラミネーター１００は複合セラミックテープ１２ならびに金属テープ１６ａおよび１６ｂにはんだウェーブ浴１１８を通過させ、そしてそれらを一緒にダイで押圧することにより、導体１０を形成する。金属テープ１６ａおよび１６ｂは複合セラミックテープ１２の側面２２ａおよび２２ｂを張出しているので、毛管作用ははんだを複合セラミックテープ１２の側面２２ａおよび２２ｂに接着させはんだフィレット１８ａおよび１８ｂを形成する。
【００４５】
積層アセンブリー１００はクリーニング装置１７４，１７６および１７８、ラミネーター１１８、たとえばはんだウェーブもしくははんだ浴、ならびに複合セラミックテープ１２および金属テープ１６ａおよび１６ｂをラミネーター１１８に案内するための一連の供給ガイド１２０，１２０ａ，１２２，１２４および１２６を含む。クリーニング装置１７４，１７６および１７８は、たとえば、超音波クリーニングステーション、フラックスステーション、化学的脱酸素装置もしくは機械的スクラバーでありうる。電導体テープ１０は、供給ガイド１２０，１２０ａ，１２２，１２４および１２６、クリーニング装置１７４，１７６および１７８、ならびにラミネーター１１８を通って供給されるにつれて、超電導テープ１０の劣化を防止するために実質的に直線状の積層プロセス路（矢印１１９）に沿って走行するのが好適である。さらに積層アセンブリー１００は、使用者の指示の入力およびシステムの状態の表示のための計器パネル１２７を含む。
【００４６】
積層の前に、複合セラミックテープ１２はペイオフロール１２８に貯蔵される。金属テープ１６ａおよび１６ｂは積層の前に、ペイオフロール１３０および１３２にそれぞれ貯蔵される。得られる積層超電導テープ１０が巻取られる巻取りロール１３４はモータ１３５により駆動され、供給ガイド１２０，１２０ａ，１２２，１２４および１２６、ならびにラミネーター１１８により、複合セラミックテープ１２ならびに金属テープ１６ａおよび１６ｂを引張る。ペイオフロール１２８，１３０および１３２は、複合セラミックテープ１２および金属テープ１６ａおよび１６ｂにおける張力を独立して調節するためにブレーキ１２９，１３１および１３３をそれぞれ含むのが好適である。複合セラミックテープ１２は、ペイオフロール１２８から供給される際に、曲率半径は約８〜１０インチ（約２０〜２５cm）より大きく維持され、超電導テープ１０の機械的、そして電気的な劣化を防止する。金属テープ１６ａおよび１６ｂは、たとえば、１９９６年８月３０日に出願された、John D. Scudiere, David M. Buczek, Gregory L. SnitchlerおよびPaul J. Di Pietroによる、「積層超電導セラミックテープ」と題するＵＳ．Ｓｅｒ．Ｎｏ．０８／７０５，８１１、ならびに対応するＰＣＴ国際公開Ｎｏ．ＷＯ９８／０９２９５に教示されるように、積層工程の間、張力をかけられうるが、両方の文献の全内容は参照によりここに組入れられる。
【００４７】
積層アセンブリー１００は、たとえば、ラミネーター１１８を収容する窒素ガスエンクロージャー１４０、ラミネーター１１８の上流に位置するフラックス装置１４２ならびに複合セラミックテープ１２および金属テープ１６ａおよび１６ｂを拡げるラミネーター１１８を含みうる。好適には、ラミネーター１１８は、はんだ中のボイドを最小にするためにはんだウェーブおよび関連処理設定（たとえば、予熱、圧力および冷却速度）を含む。はんだ付け処理中の処理パラメータおよび設備設定は毛管作用による複合セラミックテープ１２の端２２ａおよび２２ｂでの十分なフィレット１８ａおよび１８ｂの形成を可能にする。たとえば、装置１３０ａはワイプアセンブリーについての圧力を調節する。
【００４８】
連続フィレットは、フラックス付着および比重（たとえば１未満）、予熱温度（たとえば１００℃より高い）を調節し、ウェーブにおけるテープの配列を維持し、ウェーブを出るときに導体に２〜５ポンド（０．９〜２．２５kg）の正圧を加えて、そして急速に、均一にはんだを冷却（たとえば約０．５秒未満）することにより、得られうる。通常、ライン速度は約１０ｍ／分まででありうる。したがって、超電導導体は連続方式で製造され、少くとも約５０ｍ、そして通常もっと長い、長さを有する導体の製造を可能にする。
【００４９】
はんだフィレット１８ａおよび１８ｂは複合セラミックテープ１２の側面２２ａおよび２２ｂをそれぞれ密封して封止する。なぜなら、はんだフィレットが側面２２ａおよび２２ｂに十分にぬれていないとしても、それらは金属テープ１６ａおよび１６ｂの隣接する張出し端にぬれているからである。その結果、各はんだフィレットは金属テープ１６ａおよび１６ｂの間に連続表面を形成し、それにより複合セラミックテープの側面を密封して封止する。しかも、はんだフィレットは導体の断面に沿って比較的小さい寸法（たとえば約０．０８０インチより小さい）を有するので、収縮ボイドは通常発生しない。たとえば「Principles of Soldering and Brazing」, eds. Humpston and Jacobson, Chapter 4, Section 4.4.1.2, 127頁 (ASM International 1996）を参照。このように、はんだフィレットは非多孔質であり、複合セラミックテープ側面への寒剤浸透を防止する。
【００５０】
ガイドダム１５４は金属テープ１６ａおよび１６ｂと複合セラミックテープ１２の間のはんだ層１４ａおよび１４ｂの厚さを調節するのに使用される。クーラー１５６は、たとえば１００℃未満で空気を吹付け、積層導体テープ１０から余分なはんだを除去し、そして積層導体テープ１０を冷却してはんだ層１４ａおよび１４ｂとはんだフィレット１８ａおよび１８ｂを冷凍する。付加的供給ガイド１５７はクーラー１５６の下流に配置される。
【００５１】
クーラー１５６および供給ガイド１５７の下流には、導体１０の上方で、クリーニング流体、たとえば蒸留水を約７０℃でスプレーするクリーンステーション１９０、ならびに約１００℃の空気ジェットを含む、クリーンステーション１９０の下流に配置されたドライヤー１９２、が配置される。
【００５２】
複合セラミックテープ１２の表面２０ａ，２０ｂ，２２ａおよび２２ｂは、寒剤浸透を受けやすい多孔質欠陥を有しうる傷つきやすい表面である。好ましくは金属テープ１６ａおよび１６ｂは同一の方法で、同一程度に清浄化される。ついで、テープ１２ならびに金属テープ１６ａおよび１６ｂははんだ付け温度に加熱される。はんだフラックスはフラックスソーク、スプレー・フラックスディップ、またはバブラーにより付着され得、傷つきやすい表面がフラックスで連続して被覆されるのを確実にする。フラックスは、超電導セラミックもしくはマトリックスと不利な化学反応をせず、水中で洗浄され、そしてテープおよび積層物の最大のぬれ性を付与するものが好ましい。たとえば、Alpha Metals (Jersey City, N.J.)からのフラックス８５６，８５７および２６０ＨＦが使用されうる。好適なはんだは、Ｐｂ−Ｓｎ−Ａｇ，Ｐｂ−Ｓｎ，Ｓｎ−ＡｇおよびＩｎ−Ｐｂを含む。好適には、はんだは積層構造と適合した熱的および機械的性質（たとえば、引張り強さ、熱膨張係数（ＣＴＥ）、ならびに室温および低温作動温度の両方での伸び）を有すべきである。
【００５３】
複合セラミックテープ１２への張力は、テープの劣化を防止するために積層中、比較的低レベル、好ましくは約０．０１％以下のひずみに相当する、に維持されるのが好ましい。独立して調節されたブレーキ１２９，１３１、および１３３は、所望ならば積層工程の間、複合セラミックテープ１２よりも高い張力に金属テープ１６ａおよび１６ｂを引張ることを可能にする。積層された電導体テープ１０が冷却されるにつれて、複合セラミックテープ１２ならびに金属テープ１６ａおよび１６ｂは、冷却されはじめるので収縮し、そしてはんだ層１４ａおよび１４ｂならびにフィレット１８ａおよび１８ｂにおけるはんだは凍り、複合セラミックテープ１２を金属テープ１６ａおよび１６ｂに密封する。
【００５４】
他の態様において、金属マトリックス４０に超電導セラミックフィラメント４２を含む導体１０における複合セラミックテープ１２は、図１ｂに示される複合セラミックテープ１２′により例示されるように、被覆された導体形態の複合セラミックテープと置換されうる。テープ１２′は一対の超電導層４５ａおよび４５ｂ（たとえば、ＹＢＣＯ（ＹＢＣＯ１２３），ＹＢＣＯにおけるイットリウムの希土類金属置換、ＢＳＳＣＯ、もしくはタリウムにもとづく超電導体）を含み、そこでは層４５ａおよび４５ｂはそれぞれキャップ層４３ａおよび４３ｂを含む。キャップ層４３ａおよび４３ｂははんだ付け、接着もしくは他の方法で、参照番号４４で表わされるように、互いに（たとえば拡散結合）結合される。さらにテープ１２′は、超電導層４５ａおよび４５ｂを挟む緩衝層４７ａおよび４７ｂ、ならびに緩衝化された超電導層を支持する基板層４９ａおよび４９ｂを含む。適切なキャップ層は、たとえば導電性金属、たとえば銀、銅、アルミニウムまたはそれらの組合わせもしくは合金から製造されうる。適切な緩衝層は、たとえば、ＣｅＯ2 ，ＹＳＺ（イットリア安定化ジルコニア）、ＳｒＴｉＯ3 およびＹ2 Ｏ3 を含む。適切な基板層は、たとえば、ニッケル／銅合金のような非強磁性層を含みうる。基板層は、たとえば、１９９７年１０月１日に出願された、Cornelis Leo Hans Thieme, Elliot D. Thompson, Leslie G. Fritzemeier, Robert D. Cameron.およびEdward J. Siegel による「改良された耐酸化性を有する基板」に関するＵ．Ｓ．Ｓ．Ｎ．０８／９４３，０４７、ならびに１９９９年４月８日に公開された対応ＰＣＴ国際公開Ｎｏ．ＷＯ９９／１７３０７に記載されており、両方の全内容は参照によりここに取込まれる。上述のように、テープ１２′は、複合セラミックテープ１２′（すなわち、金属テープおよびはんだフィレット）で、図１ａのテープ１２を置換でき、そしてその形成は図１ａに関して説明されたのと同一である。
【００５５】
あるいは、テープ１２′は寒剤浸透に対して有効であるように変更されうる。たとえば、基板４９ａおよび４９ｂは図１ａに示される積層金属テープ１６ａおよび１６ｂと同様に用いられ、側面２２ａおよび２２ｂはここに記載されるように環境から密封される（たとえば、はんだもしくは溶接により）。
【００５６】
図４を参照すると、超電導複合セラミックテープの多数のスタック（たとえばテープ１２のスタック、もしくはテープ１２′のスタック）は、はんだ１４により金属層１６ａおよび１６ｂの間に積層され得、形態２００を形成する。図１の態様のように、はんだフィレット１８ａおよび１８ｂはテープ１２の側面を密封し、形成する。金属テープ１６ａおよび１６ｂの端はテープ１２の側面に張出しているからである。そうでなければ寒剤浸透にさらされるであろう。
【００５７】
他の態様において金属テープ１６ａおよび１６ｂは、たとえば図８ａおよび８ｂに示されるように、複合セラミックテープ１２の上および底面２０ａおよび２０ｂに、ならびに溶接接合部９９で互いに、はんだよりもむしろ溶接されうる。溶接された金属テープ１６ａおよび１６ｂは完全に覆うので、それにより複合セラミックテープ１２の上、底および側面を流動性寒剤３０から密封して封止する。
【００５８】
さらなる態様において、密封構造は非多孔質の延性材料、たとえば銅シートを含み得、それは複合セラミックテープのまわりを囲み、そして複合セラミックテープの上、底および側面を流動性寒剤から密封して封止するために互いに溶接される。図５ａを参照すると、たとえば導体６０の断面が示される。導体６０ははんだ層６４により上面７０ａに積層された金属テープ６６を有する超電導複合セラミックテープ６２を含む。複合セラミックテープ６２および積層金属テープ６６は上述のものに類似する。金属テープ６６は複合セラミックテープ６２に機械的強度を付与する。延性材料のシートは密封構造を形成し、テープ６２および金属テープ６６の上、底および側面を囲み、それらの長さに沿って伸びる。シート７５の反対面の部分７７および７９は寒剤浴８０から複合セラミックテープを密封して封止するために互いに溶接される。
【００５９】
他の態様において、延性材料の多数のシートは、積層テープおよび金属テープの上、底および側面を囲むために互いに溶接されうる。さらに他の態様において、第２の金属テープは、付加的な機械的強度を付与するために、複合セラミックテープ６２の底面側に積層されうる。あるいは、他の態様において、シート７５により形成される密封構造は、たとえば図５ｂの導体６０′の断面により示されるように積層金属テープに対する要請に対処するために十分な機械的強度を付与する。さらに、図５ａおよび５ｂに示されるように複合セラミックテープ６２の側面でシート７５の部分７７および７９を互いに溶接するよりもむしろ、部分７７および７９は図５ｃの導体６０″に示されるように、複合セラミックテープの上面で互いに溶接されうる。
【００６０】
好適な態様において、延性シートは導電性であるので、多数の導体６０が互いの上部でスタックされているとき、隣接する導体の間に電流の通路がある。延性シートに適切な材料は、銅、銅合金、ステンレス鋼および超合金である。延性シートについての適切な厚さは金属テープに関する上述のものに匹敵する。シートは複合セラミックテープのまわりを囲み、もしくはロール形成により積層構造でありうる。たとえば「Handbook of Metal Forming Processes, eds., Betzalel and Avitzur (Wiley Publishing, 1983), Section 9.2.1の459頁参照。
【００６１】
さらなる態様において、密封構造は硬化しうるポリマー材料、たとえばアクリレートポリマーであり得、複合セラミックテープまたは積層セラミックおよび金属テープの上、底および側面に付着され、そして導体を流動性寒剤から密封して封止される。たとえば、図６を参照すると、導体３１０ははんだ層３１４により上面３２０ａに積層された金属テープ３１６を有する超電導複合セラミックテープ３１２を含む。複合セラミックテープ３１２および積層金属テープ３１６は上述のものと類似しており、複合セラミックテープ３１２に機械的強度を付与する金属テープ３１６を有する。硬化ポリマー層３７５は積層テープ３１２および３１６の上、底および側面を囲み、導体を流動性寒剤３３０から密封して封止するためにそれらの長さに沿って伸びる。ポリマー層は塗布もしくは浸漬により積層セラミックおよび金属テープに付着されうる。適切な硬化しうるポリマーはＵＶ硬化性アクリレートポリマーである、Desotech (Elgin, IL)からの、Desolite 2002-17を含む。この一族のポリマーは低温で優れた機械的特性を有する。たとえば、７７ｋで、極限引張強度（ＵＴＳ）は約１００〜１６０MPa 、そして伸びは約０．３％〜０．５％である。
【００６２】
好ましくはポリマー層はインライン方式で積層テープ３１２および３１６に付着され、ただちに積層化に続く。たとえば、図７を参照すると、積層テープ４００は、窒素排気４０８下に未硬化ポリマー４０６を含む浴４０４にダイ４０２により引張られる。ポリマー４０６はテープ４００を被覆し、ついで第２のダイ４１２によりテープは引張られる。被覆されたテープはついでＵＶ源４１４からの紫外光にさらされ、ポリマーを硬化し、ポリマー層４１６を形成する。
【００６３】
再び図６を参照すると、好適な態様において、銅、銀、金もしくはアルミニウム粒子（たとえば、約１０〜２０μｍの半径を有する）のような導電性媒体３８０はポリマー層３７５内に分散され、その結果硬化ポリマー密封導体も少くともその厚さに沿って（すなわちＺ軸に沿って）導電性となる。厚さに沿った導電性は電力ケーブルのような用途において代替的な電流通路を供給し、そこでは多くの超電導セラミック導体が互いの上面にスタックされ、層間の電流運搬が重要でありうる。そのような用途において、導電性媒体は積層テープに被覆する前にポリマーに添加され、ポリマー内で分散される。ポリマー内での導電性媒体の量は、Ｚ軸に沿って所望の導電性を付与するのに十分な量である。導電性媒体は金属ロッドもしくはスクリーンをも含む。たとえば、ポリマー被覆は導電性ワイヤメッシュをカプセル化しうる。
【００６４】
図９は、本発明により製造された導体１０を用いるケーブルのような超電導物品を含むシステム２５０を示す。図９に例示される態様は寒剤２５０をシステム２５０において熱運搬媒体として作用させる。特に、寒剤２５１は、たとえば断面でみえる超電導ケーブルもしくは超電導磁石コイルでありうる導体１０からなる、超電導物品２６０とも含む容器２５２に入れられている。超電導物品２６０は少くとも部分的に流動性寒剤２５１に浸されており、導体１０は流動性寒剤２５１と直接に接触している。寒剤２５１の温度は、ライン２５６における冷凍ユニット２５４および循環ポンプ２５８により、寒剤２５１を循環することにより所望の範囲、たとえば液体窒素の温度に維持される。制限すると解釈されるべきではないが、流動性寒剤２５１は、たとえば、液体窒素、液体ヘリウム、液体水素、もしくは超臨界ヘリウムでありうる。
【００６５】
ライン２５６における流動性寒剤２５１の温度は冷凍ユニット２５４により維持される。物品２６０における材料の量はユニット２５４への負荷、したがってアセンブリー２５０の作動コストを決定する。
【００６６】
複合セラミックテープ１２への寒剤２５１の浸透に対する保護のために上述の密封構造を用いることにより、複合セラミックテープ１２におけるマトリックス材料４０の厚さは実質的に減少されうるのが通常であり、または超電導テープの充填ファクターは増加されうる。本発明により供給されるような密封構造がないと、充填ファクターを増加させることは複合材料の外側厚さを減少させ、それによりバルーンを生じさせる表面欠陥の可能性を増大させる。さらに、もっと大きい充填ファクターを得ることはもっと厳しい製造条件を要求するのが通常であり、それにより、密封構造なしのバルーンを生じさせうる表面欠陥の可能性をさらに増大させる。このように密封構造は充填ファクターの増加を許容し、バルーン形成の可能性を増大させることなく臨界電流密度の対応する増加を許容する。これは長尺ケーブルにとって特に著しい利点である。なぜなら、それはケーブルに必要なテープの数を減少させ、さらに作動コストを低下させるからである。さらに、超電導物品が直接に流動性寒剤により冷却されるプール−沸騰流動性寒剤環境に超電導物品が配置されるような用途に対して、それは著しく重要である。
【００６７】
超電導物品２６０のための典型的な作動条件は、６６〜８０ｋの温度、ならびに加圧環境に対して約１〜３３atm 、たとえば約１０〜１５atm の圧力、を含む。循環ポンプ２５８はこのような圧力を創り出すのに用いられうる。いくつかの用途において、物品２６０は、多年、このような条件にさらされうる。しかし、物品２６０は、熱サイクリングにも耐えなければならず、そこでは物品は、たとえば正常な使用について外気条件にもどされる。上述の密封構造は、そのような作動条件および熱サイクリングにもかかわらず、寒剤浸透により引起こされる超電導物品の劣化を最小にする。
【００６８】
本発明は以下の非制限的な例からさらに理解され得る。
例１
ＢＳＳＣＯマルチフィラメント複合セラミックテープが、上述のように、張出したステンレス鋼金属テープを用いて積層された。金属テープは０．１５４インチ幅であり、複合セラミックテープは０．１２４インチ幅であった。はんだフィレットは、複合セラミックテープの各側に約０．０１５インチ（幅に沿って、すなわちＸ方向）であった。連続フィレットを確実にするのに用いられた積層化法は、１００℃を超える、はんだ付け前の予熱温度、はんだ容器を出るときの積層テープへの正圧（５〜１０MPa ）、ならびにエアナイフによる急速固化を含んでいた。導体の端はシリコーン、特に、Dow Corning Corporation (Midland, MI）から入手しうるＤｏｗ  Ｃｏｒｎｉｎｇ  ７３２多目的シーラント、を用いて別々に密封された。試料導体は外気圧で６週間まで液体窒素中に浸された。外気条件にもどされた後に、バルーンは何ら見られなかった。もう１つの試験において、試料導体は１２５℃で７２時間までエージングされ、ついで１０atm で３６時間まで液体窒素に浸された。大気条件にもどされた後に、バルーンは何ら見られなかった。両方の試験についてワイヤの長さは、約５〜１５ｍであった。
例２
ＢＳＳＣＯマルチフィラメント複合セラミックテープはその上および底面にステンレス鋼金属テープで積層された。複合セラミックテープは約０．１６０インチ幅であり、そして金属テープは約０．１５４インチ幅であり、その結果、金属テープは複合テープを張出さなかった。積層テープは、ついでアクリレート被覆され、ＵＶ硬化された、試料導体はついで７７ｋから室温に８時間にわたって１０回熱サイクルされ、ついで外気圧下に２週間、液体窒素中に浸された。大気条件にもどされた後に、バルーンは何ら見られなかった。第２の試験において、試料導体は７７ｋから室温に１０回、熱サイクルされ、ついで１０atm で３６時間、液体窒素中に浸された。大気条件にもどされた後に、バルーンは何らみられなかった。
例３
ＢＳＳＣＯマルチフィラメント複合セラミックテープの第１の組が、張出した金属テープなしに、はんだ積層法を用いて、その上および底面にステンレス鋼金属繊維で積層された。ステンレス鋼テープは約０．１５３インチ幅であり、約０．１６１インチ幅である複合セラミックテープの上および底面の約９５％を被覆した。
【００６９】
ＢＳＳＣＯマルチフィラメント複合セラミックテープの第２の組は、上述および例１に記載されたはんだ付け積層法を用いて、張出したステンレス鋼金属テープでその上および底面を積層された。第２の組において、ステンレス鋼テープは約０．１９７インチ幅であり、約０．１５３インチ幅である複合セラミックテープよりも幅広かった。
【００７０】
両方の組の試料は、それらの端が別々のはんだキャップで密封された後に、３０atm で１６時間、液体窒素中に浸された。液体窒素浴から試料を除去すると、第１組のすべての試料はバルーンが形成していたが、第２組の試料はいずれもバルーン形成がなかった。
例４
２組のＢＳＳＣＯマルチフィラメント導体が例３のように製造された。試料は導体表面にわたって一方向圧力をかけることにより機械的にエージングされ、電力輸送ケーブル用途に存在するクリオスタット効果をシミュレーションした。機械的エージングの後に、試料は５bar で８時間、液体窒素中に浸された。液体窒素浴から試料を除去すると、第１組の試料はすべてバルーンを形成していたが、第２組の試料はいずれもバルーンを形成していなかった。
例５
２組のＢＳＳＣＯマルチフィラメント導体が例３のように製造された。試料は曲げ、引張りおよびねじりの変形をかけることにより機械的にエージングされ、電力輸送用途（たとえば、ケーブル変圧器）の製造段階に付加される変形をシミュレーションした。機械的エージングに伴って、導体の臨界電流密度の低下は何らみられなかった。機械的エージング後に、試料は３０bar で１６時間液体窒素に浸された。液体窒素浴から試料を除去すると、第１組のすべての試料はバルーンを形成していたが、第２組の試料はいずれもバルーンを形成していなかった。
例６
２組のＢＳＳＣＯマルチフィラメント導体が例３のように製造され、そして例５のように機械的にエージングされた。ついで試料はさらに、導体よりも大きい熱膨張係数を有するアルミニウム円筒形マンドレル上にそれらを巻き、そして１００℃より高い温度に約１００時間、加熱することにより機械的にエージングされた。ついで巻かれた導体は１atm の液体窒素浴と室温との間を１０回、急速にサイクルされた（すなわち、浴が平衡に達するまで）。導体はついで３０bar で１６時間、液体窒素内に置かれた。液体窒素浴から試料を除去すると、第１組の試料はすべてバルーンを形成していたが、第２組の試料はいずれもバルーンを形成していなかった。機械的および熱的エージング工程の順序が逆の場合にも、同様の結果が得られた。
【００７１】
他の態様、利点および変更は請求項の範囲内である。たとえば、実質的に長方形の断面を有する複合セラミック超導電テープについて上述の詳細な説明がなされたが、もっと一般的には、密封構造は、任意の断面、たとえば円形、楕円形もしくは長方形の断面を有する複合セラミック超電導ワイヤ（テープもしくはロッドのような）を密封して封止しうる。
【図面の簡単な説明】
【図１ａ】  積層された超電導セラミック導体の断面図。
【図１ｂ】  図１ａの導体における、セラミック複合テープの代替的な態様の断面図。
【図２】  本発明における積層アセンブリーの略表面図。
【図３】  図２の積層アセンブリーの不活性ガス（たとえば窒素）のエンクロージャーの平面断面図。
【図４】  超電導セラミック導体の付加的態様の断面図。
【図５ａ】  寒剤浸透を防止するために延性シートがセラミックテープのまわりに巻かれている、超電導セラミック導体の態様の断面図。
【図５ｂ】  寒剤浸透を防止するために延性シートがセラミックテープのまわりに巻かれている、超電導セラミック導体の態様の断面図。
【図５ｃ】  寒剤浸透を防止するために延性シートがセラミックテープのまわりに巻かれている、超電導セラミック導体の態様の断面図。
【図６】  寒剤浸透を防止するために導電性ポリマーシートがセラミックテープを密封している、超電導セラミック導体の態様の断面図。
【図７】  図６の超電導セラミック導体におけるポリマー層を形成するための装置の略図。
【図８ａ】  金属テープ積層物が複合セラミックテープを密封するために互いに溶接される、超電導セラミック導体の態様の略断面図。
【図８ｂ】  金属テープ積層物が複合セラミックテープを密封するために互いに溶接される、超電導セラミック導体の態様の略断面図。
【図９】  本発明の１態様により超電導物品を含む流動性寒剤冷却されたアセンブリーの略断面図。
【図１ａ】
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【図１ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５ａ】
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【図５ｂ】
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【図５ｃ】
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【図６】
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【図７】
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【図８ａ】
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【図８ｂ】
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【図９】
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