[发明专利]Bi2223氧化物超导体及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及Bi2223氧化物超导体及其制造方法，并且详细地，涉及在低温磁场中具有高临界电流密度且即使在液氮温度(77K)下的自磁场中也能够保持高临界电流密度的Bi2223氧化物超导体及其制造方法。

背景技术

近年来，已经报道了烧结氧化物材料在高临界温度下显示超导性能，并且已经促进了使用这些超导体的超导技术的实际应用。在这些氧化物超导体中，已知Bi(铋)基氧化物超导体为具有高临界电流密度的材料，并且在Bi(铋)基氧化物超导体中，由(Bi、Pb)₂-Sr₂-Ca₂-Cu₃构成的Bi2223氧化物超导体引人注目，因为由于更高的取向而能够制造具有高临界电流密度的线材。

然而，Bi2223氧化物超导体具有由平行于c轴方向的磁场施加而大大耗竭临界电流密度的问题。对于此问题，通过用Ln(镧系)元素如La置换进行尝试以提高磁场中的临界电流密度。

具体地，如在专利文献1中公开的，通过用10％以上的稀土元素置换Bi基氧化物而制造的Bi2223氧化物超导体显示改进的磁场中的临界电流密度。然而，所述Bi2223氧化物超导体具有降低在77K的自磁场中的临界电流密度的新问题。

专利文献2也公开了用Ln元素置换的Bi基氧化物超导体。然而，在专利文献2中包括的Bi基氧化物超导体是Bi2212氧化物超导体，因此不能获得充分的临界电流密度。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特许第2749194号公报

专利文献2：日本特开平05-319827号公报

发明内容

技术问题

考虑到上述问题，本发明的目的是提供在低温磁场中具有高临界电流密度且即使在77K的自磁场中也能够保持高临界电流密度的Bi2223氧化物超导体，并提供其制造方法。

解决问题的手段

本发明人对用Ln置换的Bi2223氧化物超导体进行了各种研究以解决上述问题。结果，本发明人发现，因为置换量大至10％以上，所以用Ln置换的常规Bi2223氧化物超导体容易引起异相的聚集，并且在77K的自磁场中的临界电流密度因所述异相聚集而降低。

因此，对恰当的Ln置换量进行了进一步研究，结果发现，当Ln置换量为0.2～1.5％时，可以得到在低温磁场中具有高临界电流密度并且即使在77K的自磁场中也能够保持高临界电流密度的Bi2223氧化物超导体，从而完成了本发明。

即，本发明的第一方面涉及一种Bi2223氧化物超导体，其由Bi、Pb、Sr、Ln、Ca、Cu和O构成，其中所述Ln为选自La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb和Lu中的至少一种，并且作为该Bi2223氧化物超导体的特征，所述Sr与所述Ln的组成比为以下组成比。

Sr∶Ln＝(1-x)∶x    (其中0.002≤x≤0.015)

在本发明的第一方面中，如上所述，因为Ln置换量与常用量相比较小，所以抑制了异相的聚集。结果，可以获得在低温磁场中具有高临界电流密度并且即使在77K的自磁场中也能够保持高临界电流密度的Bi2223氧化物超导体。

然而，所述Bi2223氧化物超导体虽然具有一定的效果但不能完全防止异相聚集。

因此，作为进一步深入研究的结果，本发明人发现，异相的聚集能够通过使用制造Ln置换的Bi2223氧化物超导体的方法来完全防止，所述方法包括：使含有构成所述Bi2223氧化物超导体的元素的材料在溶液中离子化的步骤；和通过将所述溶液喷射到高温气氛中来除去溶剂并引起热分解反应，从而制造含有构成所述氧化物超导体的原子的粉末的步骤，由此能够提供在低温磁场中具有高临界电流密度并且即使在77K的自磁场中也能够保持高临界电流密度的Bi2223氧化物超导体。

即，包含构成Bi2223氧化物超导体的元素的材料在溶液中离子化，从而使得溶液中的元素能够以离子水平微细混合。另外，将所述溶液喷射到高温气氛中以除去溶剂并引起热分解反应，从而使得能够制造含有构成氧化物超导体的原子的粉末。结果，所述元素能够均匀地分散而不会偏析和聚集，因此使得Ln可存在于由煅烧粉末形成的Bi2223氧化物晶粒中。因为存在于Bi2223氧化物晶粒中的Ln能够在Bi2223氧化物晶粒中起钉扎的功能，所以能够在低温磁场中获得高临界电流密度并且即使在77K的自磁场中也保持高临界电流密度。