(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＭｇＢ2粉末を溶解した溶液に電極を挿入して電圧を印加することにより、超伝導特性を示すＭｇＢ2を負電極上に析出させることを特徴とするＭｇＢ2超伝導体の製造方法。
【請求項２】
負電極がハイドープシリコンであることを特徴とする請求項１記載のＭｇＢ2超伝導体の製造方法。
【請求項３】
負電極がコイル形状の金属線であることを特徴とする請求項１記載のＭｇＢ2超伝導体の製造方法。
【請求項４】
請求項１ないし３いずれかの方法で製造されたＭｇＢ2超伝導体を備えていることを特徴とする超伝導材料。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この出願の発明は、ＭｇＢ2超伝導体の製造方法に関するものである。さらに詳しくは、この出願の発明は、超伝導特性を示すＭｇＢ2を、あらゆる形態のものとして、特別な装置を必要とせず、簡便で安価に製造することができる方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術とその課題】
超伝導臨界温度（Ｔｃ）が高い超伝導体としては、酸化物系の超伝導物質が知られている。しかしながら、酸化物系の超伝導物質は加工が困難で、最も利用範囲の多い線状に加工しにくいという欠点があった。そのため、酸化物系の超伝導物質に比べてＴｃは低いものの、製造および加工が容易であることから、Ａ１５型等に代表される金属系の超伝導物質が広く使用されている。
【０００３】
最近、金属間化合物である二ホウ化マグネシウム（ＭｇＢ2）がＴｃ＝３９Ｋという高い温度で超伝導特性を示すことが、青山学院大学の秋光氏らにより見出された。Ａ１５型金属系超伝導物質のＴｃが１５Ｋ程度であって、その中でも高いＴｃを有するニオブ３ゲルマニウムのＴｃが２３Ｋであることと比較すると、超伝導ＭｇＢ2の発見により金属系の超伝導物質のＴｃが大幅に上昇することになる。そしてこの超伝導ＭｇＢ2は、Ａ１５型金属系超伝導物質に代わる超電導物質としてその応用が期待されている。
【０００４】
しかしながら、超伝導ＭｇＢ2の合成については模索段階にあるというのが現状である。たとえば、単一相のバルク体としてＭｇＢ2を製造するには、構成元素であるＭｇとＢの極端な蒸気圧の違いから、数ＧＰａもの高圧を必要としている。また、ＭｇＢ2ワイヤの製造方法としては、ワイヤ形状のホウ素（Ｂ）とＭｇ蒸気を９５０℃の高温状態において拡散および反応させる方法が知られている。これらの方法は、高圧あるいは高温を必要とするため特別な装置が使用されており、簡便さおよびコストの面では決して十分に満足できるものではなかった。
【０００５】
そこで、この出願の発明は、以上の通りの事情に鑑みてなされたものであり、従来技術の問題点を解消し、超伝導特性を示すＭｇＢ2を、線材、薄膜等のあらゆる形態のものとして、特別な装置を必要とせず、簡便で安価に製造することができる方法を提供することを課題としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
そこで、この出願の発明は、上記の課題を解決するものとして、以下の通りの発明を提供する。
【０００７】
すなわち、まず第１には、この出願の発明は、ＭｇＢ2粉末を溶解した溶液に電極を挿入して電圧を印加することにより、超伝導特性を示すＭｇＢ2を負電極上に析出させることを特徴とするＭｇＢ2超伝導体の製造方法を提供する。
【０００８】
そして、この出願の発明は、上記の発明において、第２には、負電極がハイドープシリコンであることを特徴とするＭｇＢ2超伝導体の製造方法を、第３には、負電極がコイル形状の金属線であることを特徴とするＭｇＢ2超伝導体の製造方法を提供する。
【０００９】
また、この出願の発明は、第４には、上記いずれかの方法で製造されたＭｇＢ2超伝導体を備えていることを特徴とする超伝導材料等も提供する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
この出願の発明は、上記の通りの特徴を持つものであるが、以下にその実施の形態について説明する。
【００１１】
まず、この出願の第１の発明が提供するＭｇＢ2超伝導体の製造方法は、ＭｇＢ2粉末を溶解した溶液に電極を挿入して電圧を印加することにより、超伝導特性を示すＭｇＢ2を負電極上に析出させるようにしている。
【００１２】
溶液としては、硝酸溶液、塩酸溶液、硫酸溶液、炭酸溶液、ホウ酸溶液等、ＭｇＢ2粉末を溶解して得られるＭｇとＢが含まれる酸溶液であれば差し支えない。ＭｇＢ2粉末における実質的なＭｇとＢの割合は、得られるＭｇＢ2の超伝導特性を損なわない程度であればよく、たとえば化学量論比でＭｇ：Ｂが１：２程度であればよい。また、溶液中のＭｇＢ2としての濃度については、０．２５〜０．６ｍｏｌ／ｌ程度、より好適には０．５〜０．６ｍｏｌ／ｌ程度とすることが好ましい。また、ＭｇおよびＢ以外にも、超伝導特性やその他の諸特性を向上させる目的で、Ｍｎ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ等の磁性元素などを添加することもできる。
【００１３】
電極については、上記の酸溶液に対して化学的に安定であれば、金属電極や、非金属であっても電流を通ずるものからなる各種の電極を使用することができる。具体的には、たとえば、金属電極としては、Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｐｄ，Ａｇ，Ｐｔ，Ａｕ等からなる電極が、非金属電極としては、グラファイト，ハイドープシリコン，スズ酸化物等が例示される。
【００１４】
この発明においては、上記の溶液に電極を挿入して電圧を印加する電気析出の手法により、負電極上に析出物として超伝導特性を示すＭｇＢ2を得ることができる。
【００１５】
このように、この出願の発明は簡単な構成により、ＭｇＢ2超伝導体を製造することができる。そして、溶液濃度や印加電圧などの条件を最適化することにより、負電極上にＭｇＢ2を一様な厚みで育成することができる。この出願の発明の方法は、真空蒸着等の高度かつ高価な装置を用いる必要がなく、メッキ等の用途に使用される簡単な装置により、ＭｇＢ2膜の製膜が可能となる。従って、安価で簡便にＭｇＢ2超伝導体の製造およびＭｇＢ2膜の製膜が可能となる。また、この出願の発明の方法によると、真空蒸着法では実現することができない基板裏面へのＭｇＢ2膜の製膜等も可能となる。
【００１６】
加えて、電極としては、上記の要件を満たすものであれば、平板あるいは棒状の電極に限定されることなく、任意の形状を有する基板を電極に用いることができる。そのため、たとえば、あらかじめ線状、コイル状等の所望の形状に成形した基板上にＭｇＢ2を均一に析出させることにより、ＭｇＢ2の超伝導線材あるいは超伝導コイル等を作製することも可能となる。すなわち、ＭｇＢ2超伝導マグネットを製造することができる。また、たとえば常温で１Ωｃｍ以下というような低抵抗を示すハイドープシリコン上にＭｇＢ2を均一に析出させることにより、広い温度範囲で低抵抗性を備える材料、基板、素子などが実現できる。もちろん平面基板を電極とした基板上へのＭｇＢ2の製造も可能である。これは、ＭｇＢ2を利用したジョセフソン素子や超伝導量子干渉素子（ＳＱＵＩＤ）等の作製にも応用することが可能である。
【００１７】
この出願の発明の方法によって作製されたＴｃの高いＭｇＢ2超伝導体が超伝導マグネットに応用されるようになると、液体Ｈｅを使用しない冷凍機による超伝導マグネットが一層安価に提供されることになる。このことは特に、医療分野で使用されているＣＴスキャンの普及に大きく貢献し、また経済効果も期待できる。同様に、磁気共鳴画像化装置（ＭＲＩ）に用いられる超伝導部品も安価に量産できるようになるものと期待できる。
【００１８】
以下、添付した図面に沿って実施例を示し、この発明の実施の形態についてさらに詳しく説明する。
【００１９】
【実施例】
市販のＭｇＢ2粉末１．０ｇを市販の濃硝酸水溶液４０ｍｌに溶解し、このとき生じたゲル状物質および数粒の不溶性の微小固形不純物を濾過することにより取り除き、褐色透明の溶液を得た。
【００２０】
この溶液を容量５０ｍｌの白金るつぼに入れ、溶液中に太さ１ｍｍの白金線を白金るつぼと接触しないように挿入した。白金線を負極、白金るつぼを正極として４.０Ｖの定電圧をかけ、るつぼ壁面に発生する刺激性のガスを排気しながら静置した。溶液は自然蒸発により徐々に濃縮され、約６時間後に２倍ほどに濃縮された時点から、白金線に黒色物質が析出し始めた。この黒色物質は白金線の周囲に均一の厚さで膜状に成長した。
【００２１】
ＭｇＢ2が成長した部分の白金線を切断して試料とし、２０Ｇａｕｓｓの磁場下における試料の磁化特性をＳＱＵＩＤ磁束計により測定した。その白金線試料の磁化−温度曲線を図１に例示した。図中のデータは、白金線自体の常磁性成分を除いたものであり、無磁場冷却した場合をＺＦＣで、磁場中冷却した場合をＦＣで示した。また、ＺＦＣ曲線のＴｃ近傍の拡大図を示した。この白金線試料は、ＭｇＢ2の超伝導転移温度である３９Ｋ近傍において、マイスナー反磁性を明確に示すことが示された。
【００２２】
もちろん、この発明は以上の例に限定されるものではなく、細部については様々な態様が可能であることは言うまでもない。
【００２３】
【発明の効果】
以上詳しく説明した通り、この発明によって、超伝導特性を示すＭｇＢ2を、さまざまな形態のものとして、特別な装置を必要とせず、簡便で安価に製造することができる方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例において製造した、ＭｇＢ2で被覆された白金線試料の磁化−温度曲線を例示した図である。
【図１】
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