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- 305-0047 茨城県つくば市千現1-2-1 [アクセス]
研究内容
- 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
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
- 李 昇原, 三井 嘉人, 菱沼 良光, 土屋 大樹, 西村 克彦, 会田 哲夫, 菊池 章弘, Sarka Mikmekova, 谷口 博康, 池野 進, 松田 健二. Inを添加したCu–Sn–Ti基Nb3Sn極細多芯線材の微細組織観察. 銅と銅合金. 60 [1] (2021) 7-10 10.34562/jic.60.1_7
- 谷口 博康, 菊池 章弘, 宮澤 靖幸, 水田 泰成, 水田 泰次. 高強度 Nb3Sn 線材のための二元系銅合金の基礎的研究. 銅と銅合金. 61 [1] (2022) 92-96 10.34562/jic.61.1_92
- 李 昇原, 三井 嘉人, 菱沼 良光, 土屋 大樹, 西村 克彦, 会田 哲夫, 菊池 章弘, Sarka Mikmekova, 谷口 博康, 池野 進, 松田 健二. Cu基三元系合金を用いて作製したNb₃Sn超伝導線材におけるIn添加と熱処理温度の影響. 銅と銅合金. 61 [1] (2022) 23-27 10.34562/jic.61.1_23
書籍
- 菊池 章弘. 超伝導線材の研究開発. OHO ’22 高エネルギー加速器セミナー 超伝導電磁石技術. 公益財団法人高エネルギー加速器科学研究奨励会, 2022, 18.
- 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
- 井藤 隼人, 菊池 章弘, 早野 仁司, 本多 史憲, 柏木 茂, 文珠四郎 秀昭, 4K高Q値運転可能な超伝導加速空洞のための電気メッキ法によるNb3Sn成膜. Proceedings of the 17th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan. (2020) 193-196
- 柏木 茂, 梅森 健成, 菊池 章弘. 核医学用RI製造に用いる大強度4Kニオブスズ超伝導電子線形加速器の検討. Proceedings of the 20th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan. 20 (2023) TUP48
- HISHINUMA, Yoshimitsu, TANIGUCHI, Hiroyasu, KIKUCHI, Akihiro. Microstructure and superconducting properties of bronze-processed Nb3Sn layer using Cu-Sn-In ternary matrix. IEEE TRANSACTIONS ON APPLIED SUPERCONDUCTIVITY. (2017)
口頭発表
- 菊池 章弘. 超伝導極細線及びその集合化ケーブルの研究開発の進捗. 核融合科学研究所（NIFS）セミナー. 2025 招待講演
- KIKUCHI, Akihiro. The Ultrafine Superconducting Wires and Flexible Cables. The 37th International Symposium on Superconductivity (ISS2024). 2024 招待講演
- OOI, Shuuichi, TACHIKI, Minoru, MOCHIKU, Takashi, 井藤隼人, 久保毅幸, KIKUCHI, Akihiro, ARISAWA, Shunichi, 梅森健成. Attractively interacting vortices in high-purity Nb observed by magneto-optical imaging with single vortex resolution. The 37th International Symposium on Superconductivity (ISS2024). 2024 招待講演
その他の文献
- 菊池 章弘. Nb3SnおよびNb3Al線材. 金属. 92 [7] (2022) 33-40
- 菊池 章弘. 編集後記. 低温工学. 52 [2] (2017) 132
- 菊池 章弘. 特集「超伝導応用のための高純度ニオブの研究開発」に寄せて. 低温工学. 52 [2] (2017) 78
公開特許出願
所属学会
低温工学・超電導学会, 日本金属学会, 応用物理学会
受賞履歴
- 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) ()
エネルギー・環境材料研究センター
新しい超極細超伝導ワイヤーの開発
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
概要
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。
新規性・独創性
● 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）
内容
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。
まとめ
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。
