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- 305-0047 茨城県つくば市千現1-2-1 [アクセス]
学生受け入れ中
外部併任先
- 高エネルギー加速器研究機構客員教授
- 上智大学客員教授
研究内容
- Keywords
超伝導材料冶金、線材化（Nb3Sn, Nb3Al, HTS, MgB2など)、超伝導接続、拡散反応制御、平衡・非平衡組織制御、急熱急冷処理、準安定相、金属加工プロセス、臨界電流特性、耐ひずみ特性、核融合、加速器、NMR応用
夢のエネルギー発電として期待される核融合炉、物理学における加速器、生命科学におけるNMRなどにおいては、強磁場環境でかつ大電流容量、巨大な電磁力に対抗できる高耐ひずみ性、低損失化、高信頼性を兼ね揃える新しい強磁場超伝導線材の開発が切望されています。 ここでは、金属冶金学をベースとして、特に汎用型強磁場超伝導材料として期待されるA15型超伝導線材の開発を第1ターゲットに、革新的な性能向上、および応用を見据えた線材化に関する研究を進めています。 さらに、RoHS指令等の環境規制に対応し、カドミウム、鉛フリーの超伝導はんだ接続技術の開発に取り組んでいます。これが実現できれば、特にNMRマグネット開発において劇的な革命をもたらします。 加えて超伝導接続開発では、いまだ実現に至っていない高温超電導線材と低温超伝導線材間の接続開発に取り組んでいます。これも、強磁場NMRマグネット開発分野において、革命をもたらします。
出版物2004年以降のNIMS所属における研究成果や出版物を表示しています。
論文
- Nobuya Banno, Kensuke Kobayashi, Akira Uchida, Hitoshi Kitaguchi. High-temperature-tolerable superconducting Nb-alloy and its application to Pb- and Cd-free superconducting joints between NbTi and Nb3Sn wires. Journal of Materials Science. 56 [36] (2021) 20197-20207 10.1007/s10853-021-06585-8 Open Access
- Neil Mitchell, Jinxing Zheng, Christian Vorpahl, Valentina Corato, Charlie Sanabria, Michael Segal, Brandon Sorbom, Robert Slade, Greg Brittles, Rod Bateman, Yasuyuki Miyoshi, Nobuya Banno, Kazuyoshi Saito, Anna Kario, Herman Ten Kate, Pierluigi Bruzzone, Rainer Wesche, Thierry Schild, Nikolay Bykovskiy, Alexey Dudarev, Matthias Mentink, Franco Julio Mangiarotti, Kamil Sedlak, David Evans, Danko C Van Der Laan, Jeremy D Weiss, Min Liao, Gen Liu. Superconductors for fusion: a roadmap. Superconductor Science and Technology. 34 [10] (2021) 103001 10.1088/1361-6668/ac0992
- Nobuya Banno, Taro Morita, Tsuyoshi Yagai, Shigeki Nimori. Influence of parent Nb-alloy grain morphology on the layer formation of Nb3Sn and its flux pinning characteristics. Scripta Materialia. 199 (2021) 113822 10.1016/j.scriptamat.2021.113822
書籍
- TAKEUCHI, Takao, KIKUCHI, Akihiro, BANNO, Nobuya, IIJIMA, Yasuo. Processing of Low Tc Conductors: The Compound Nb3Al. Handbook of superconductivity, Processing and Cryogenics, Vol. II. Taylor & Francis, 2022, 21.
会議録
- BANNO, Nobuya, MIYAMOTO Yasuo, TACHIKAWA, Kyoji. Effects of element addition into Cu matrix for IT-processed Nb3Sn wires. IEEE TRANSACTIONS ON APPLIED SUPERCONDUCTIVITY. (2017)
- BANNO, Nobuya, NISHIJIMA, Gen, KITAGUCHI, Hitoshi, MIYASHITA Katsumi, NUNOYA Yoshihiko, SUWA Tomone, OZEKI Hidemasa, TAKAHASHI Yoshikazu. Difference of irreversible strain characteristics of technical RHQT Nb3Al superconductors. IEEE TRANSACTIONS ON APPLIED SUPERCONDUCTIVITY. (2017)
- BANNO, Nobuya, MIYAMOTO Yasuo, TACHIKAWA, Kyoji. New IT-processed Nb3Sn wires with Cu alloy matrix. IEEE TRANSACTIONS ON APPLIED SUPERCONDUCTIVITY. (2016) 6000205-1-6000205-5
口頭発表
- 伴野信哉. Development of Ag-barrier RHQT Nb3Al wires. Applied Superconductivity Conference 2016. 2016
- 伴野信哉. New IT-processed Nb3Sn wires with Cu alloy matrix. Applied Superconductivity Conference 2016. 2016
- 浅井 航希, 谷貝 剛, 諸永 拓, 原 徹, 伴野 信哉. Sn高拡散駆動力下でのNb母相へのHf添加によるNb3Sn結晶粒微細化. 2023年度秋季 第106回低温工学・超電導学会研究発表会. 2023
その他の文献
- 浅井 航希, 伴野 信哉. Nb3Sn層形成におけるCu添加効果の詳細組織観察. 電気学会研究会資料. IEEJ-107846 (2022) MC-22-022
- 伴野 信哉. Trend of Superconducting Joint Technologies. IEEJ Transactions on Fundamentals and Materials. 140 [1] (2020) 19-20 10.1541/ieejfms.140.19
- 浅井 航希, 谷貝 剛, 伴野 信哉. Sn高拡散駆動力下でのHf添加のNb3Sn層形成への影響. 電気学会研究会資料. 2023(1-15) [2023.10.31] (2023) 1-3
所属学会
応用物理学会, 電気学会, 日本金属学会, 低温工学・超電導学会
受賞履歴
- 低温工学・超電導学会 科学技術インパクト賞 (2023)
- 低温工学・超電導学会 解説論文賞 (2023)
- 低温工学・超電導学会 kaiseturonnbunnsyou (2023)
- IOP Publishing Outstanding Review award winner (2020)
- 低温工学・超電導学会優良発表賞 (2009)
- Superconductor Science & Technology誌注目論文 (2006)
- 低温工学会奨励賞 (2005)
- 日本金属学会奨励賞 (2002)
外部資金獲得履歴
- 科研費基盤研究(C) (2023)
- 科研費基盤研究(C) (2018)
- 科研費基盤研究(C) (2011)
- NEDO先導的産業技術創出事業(若手研究グラント) (2009)
- 科研費若手研究(B) (2003)
エネルギー・環境材料研究センター
超伝導技術の社会実装
超伝導材料，Thermodynamics，固体拡散，相変態，塑性加工，超伝導接続，核融合，NMR，粒子加速器
概要
電気抵抗ゼロの超伝導技術はカーボンニュートラル社会に向けた究極のテクノロジーの一つです。ここでは、用途に合わせた超伝導材料を合成・線材化することで、超伝導を用いる装置の実現や高性能化を図っています。固体拡散・析出反応・相変態現象といったThermodynamicsの見地から、様々な材料の合成・線材化を行います。特に、Nb3SnやNb3Alといった高磁場用化合物系超伝導材料を中心に取り扱っています。材料の組織制御・改質から超伝導技術を革新し、社会実装を進めていきます。特にマグネット応用は重要な分野です。
新規性・独創性
● 世界初の拡散接合プロセスを用いたPbフリーNbTi／Nb3Sn超伝導接続の開発
エコフレンドリーなNMR装置の実現に期待
● EBSD等組織観察・分析を駆使したNb3Sn結晶微細化メカニズムの解明
10T以上の超強力電磁石の高性能化と普及加速
● 核融合炉実現を目指した高臨界電流密度・高強度Nb3Sn線材の開発
内容
最大2000℃までの超高温・高真空熱処理や、超高温からの急速冷却による非平衡組織制御等を利用し、超伝導材料合成を行う。特にNb3SnやNb3Alなどの高磁場用化合物系超伝導材料を中心に扱う。また各種伸線加工設備を用い、一般的な材料加工から超伝導芯径10ミクロン以下の極細多芯線材の製作まで実施する。さらに、冶金プロセス技術・知識・経験を駆使し、Pbフリー超伝導接続など、これまでにない新しい技術を生み出す。こうした材料・線材をEBSD、3Dアトムプローブ、電子顕微鏡等を用いた微細組織観察・分析を行い、反応メカニズムの解明や組織制御の高度化を図る。核融合炉、NMR分析装置、高エネルギー粒子加速器、ヘリウムフリー冷凍機冷却高磁場マグネット等が、主な社会実装ターゲットとなる。
まとめ
カーボンニュートラル実現に向けて、超伝導技術への期待は大きい。こうした中、超伝導技術の社会実装加速への機運が非常に高まっている。ここでは、社会実装に向けた様々な課題を材料学的見地から解決し、実際の社会実装までをサポートする。
