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2013年12月10日 (火)

極薄絶縁の超伝導ワイヤ

29 November 2013
RIKEN Research Highlights
 
詳細は、リンクを参照して下さい。
 
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 理研ライフサイエンス技術基盤研究
センター構造・合成生物学部門NMR施設の
前田秀明施設長が率いる研究チームは、
このたび、従来の超伝導体よりも高い温度
で使用ができる有望な高温超伝導化合物
REBCO(希土類・バリウム・銅酸化物)系の
磁場発生用コイルの効率を向上させる
極薄絶縁技術を開発した1。
 
 REBCOワイヤで作られたコイルは強靭で、
通電時に生じる強い電磁力にも耐えられる
ため、従来の超伝導ワイヤよりも強い磁場
を発生させることができる。
 
 しかし、REBCOワイヤでコイルを作る
には、ワイヤに施す分厚い電気絶縁層が
必要であり、ワイヤの持つ潜在能力を発揮
することができなかった。
 
 ワイヤに分厚い絶縁層を施してしまうと、
磁場発生用コイルにおける電流密度が低く
なってしまうからだ。
 
 「REBCOワイヤ自体は非常に薄く、厚さは
わずか100~150μmです。
 
 しかし、従来の絶縁方法では、電気絶縁層
もワイヤそのものと同程度の厚さになって
しまうため、磁場発生用コイルにおける
超伝導ワイヤの量が実質的に少なく
なります。
 
 小さいコイルで高い電流密度、すなわち
強い磁場を実現するためには、絶縁層を
大幅に薄くする必要があるのです」と
前田施設長は説明する。
 
 前田施設長らの研究チームは、電着法
という手法を用いて、REBCOワイヤを薄く
均一なポリイミド絶縁層で被覆した。
 
 この手法では、ワイヤをポリイミド
コロイドの溶液槽に浸し、溶液槽中の
ワイヤと電極の間に電場をかける。
 
 すると、ポリイミド粒子がワイヤまで
移動してワイヤ表面を被覆するのだ。
 
 このワイヤを炉内で数分間加熱すると
ポリイミド被膜が硬化して、従来の
10分の1以下の厚さの極薄絶縁層で均一に
被覆された絶縁ワイヤが得られた(図1)。
 
 「この新しいREBCOワイヤを使えば、
従来法で絶縁した場合のREBCOコイルの
2倍の電流密度を達成できます。
 
 さらに、コイルの体積を従来の5分の1
に小型化することが可能です。
 
 つまり、より小さい装置で、
より高い磁場を発生できるのです。
 
 今回の手法は、超伝導コイルの新たな
応用の道を開くものとなるでしょう」
と前田施設長は説明する。
 
 研究者らは、新しいREBCOコイルを
利用すれば、従来型超伝導ワイヤの
磁場限界(23.5テスラ)よりも強い磁場
を発生する核磁気共鳴分光計を製作できる
ようになると考えている。
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>従来型超伝導ワイヤの磁場限界
>(23.5テスラ)よりも強い磁場
>を発生する核磁気共鳴分光計を
>製作できるようになる
 すごいですね。
 
 これでMRIももっと小型で強力なものが
製品化されるようになりますね。

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