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Research

Keywords

超伝導線材、Nb3Al、Nb3Sn、MgB2、組織制御、粉末冶金、複合加工、塑性加工、線材化技術、銅安定化技術、高磁場マグネット

新超伝導体の線材化技術開発、超伝導線材の組織制御とその高性能化、超伝導線材製造プロセスの低コスト化・簡素化、新ブロンズ合金開発

PublicationsNIMS affiliated publications since 2004.

Research papers
Books
Proceedings
Presentations

Society memberships

低温工学・超電導学会, 日本金属学会, 応用物理学会

Awards

  • 未踏科学技術協会 第14回超伝導科学技術賞 (2010), 低温工学・超電導学会 優良発表賞 (2008), 低温工学・超電導学会 奨励賞 (2004) ()
Research Center for Energy and Environmental Materials (GREEN)
Title

新しい超極細超伝導ワイヤーの開発

Keywords

超極細ワイヤー,超伝導ワイヤー,銅及び銅合金ワイヤー,アルミ及びアルミ合金ワイヤー,モーター,送電ケーブル,液体水素,冷凍機

Overview

脱炭素化を背景に様々な機器で省エネ化が求められています。自動車ではハイブリッドからオール電化に移行しつつあり、航空機も電動化が本格的に検討されています。そのためには、高効率なモーターやエネルギー損失の少ないワイヤーが必要で、今、電気抵抗がゼロの超伝導体や軽くて良導体の高純度アルミニウムが再び注目を集めています。我が国における超伝導ワイヤーの本格的な研究開発はNIMS(前身の金属材料技術研究所)から始まり、線材開発に関する様々な知見、ノウハウや加工技術を蓄積しています。それらをフル活用して従来にない新しい超伝導等の高機能ワイヤーを創出します。

Novelty and originality

髪の毛よりも細い超極細超伝導ワイヤー(MgB2, Nb3Sn, Nb3Al等)
フレキシブルな金属間化合物ケーブル
液体水素冷熱(20K)を利用(冷却ペナルティの軽減)

Details

image

金属間化合物であるMgB2は鉛筆の芯のように硬くてもろいもの。極限的に細くすることで、曲げても折れないしなやかさを実現しました。モーターや発電機などに使われるコイルは大きさも様々で形状も複雑です。銅線のようなフレキシブルなハンドリングが重要になります。さらに交流応用では、周波数に応じた磁場変動が伴います。変動磁場中に超伝導線を置いたとき、超伝導ワイヤー内部の磁束線の侵入の仕方に由来した「交流損失」が発生し、モーター効率の低下や冷凍負荷の増大などが大きな問題となります。超伝導ワイヤーの超極細化は「しなやかさ」をもたらすだけでなく、「交流損失」の低減にも大きく役立ちます。

Summary

MgB2は液体水素温度(20K)での応用が可能という特徴の他に、軽元素で構成されるために非常に軽いということも大きな魅力です。来たる脱炭素社会に向けて、液体水素を搭載した電動航空機の検討がJAXAで進められています。今回の超極細MgB2超伝導ワイヤーは、それら電動航空機用の軽量・高効率超伝導モーターへの応用が有望でNIMSとJAXAの間で共同研究も始まっています。

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