【素材】繊維状炭素素材フラーレンナノウィスカーの超伝導化に成功　軽量でフレキシブルな超伝導素材の誕生に大きく前進―物材機構

1 ：11/12/28 〜 最終レス ：11/12/31

フラーレンナノウィスカーの超伝導化に成功
軽量でフレキシブルな超伝導素材の誕生に大きく前進
NIMSは、フラーレンナノウィスカーの超伝導化に成功した。今回の研究により、糸状や
布状の『しなやかで軽い超伝導体』という、超伝導の新たな素材開発が可能になる。
概要
独立行政法人 物質・材料研究機構（理事長：潮田資勝、以下NIMS）は、フラー
レンナノウィスカーの超伝導化に成功した。フラーレンナノウィスカーは、ナノサイズのカー
ボン素材で、軽くて細長いファイバー形状をしている。従来の超伝導物質は、超伝導
転移温度の比較的高いものは主として金属間化合物やセラミックスであり、それらは
重量が大きく硬い材料が多かった。今回の研究により、糸状や布状の『しなやかで軽い
超伝導体』という、超伝導の新たな素材開発が可能になる。本研究成果は、ナノフロン
ティア材料グループの高野 義彦グループリーダー、竹屋 浩幸主席研究員、フラーレン
工学グループの宮澤 薫一グループリーダーらの共同研究によって得られた。
超伝導は、電気のエネルギーをロス無く輸送できるため、環境エネルギー問題解決の
切り札として期待されているが、これを軽量な炭素で実現させようと注目されているのが
フラーレンである。フラーレンC60とは、炭素原子がサッカーボール状に配列した炭素素材で
1985年に発見された。カリウムを少量添加すると超伝導になることが発見され、炭素が
材料であることから、『軽い超伝導体』として大いに期待されていた。しかし、これまで一般に
用いられている反応法では、フラーレン原料のうち超伝導になる割合が1日の処理で1％
以下ときわめて低いため、良質な超伝導体を得ることが難しかった。
今回の研究では、フラーレンから合成できるナノサイズの糸状物質であるフラーレンナノ
ウィスカーにカリウムを添加し、熱処理を施すことにより、超伝導を発現させることに世界で
初めて成功した。超伝導化しても、細長いファイバー状の構造を保っている。しかも、1日の
熱処理で試料のほぼ100%が超伝導になっていることが分かった。磁化測定結果より、
超伝導転移温度は約17Kであり、さらに、臨界電流密度は磁場中においても10＾5A/cm2
以上と非常に高く、磁場の増加に伴い臨界電流密度の減少が少ない、優れた超伝導
素材であることが明らかになった。
高温超伝導体を始めMgB2など、超伝導転移温度の高い材料は硬くもろいものが
多く、電線など線状に加工するためには高度な技術が必要だったが、今回得られたフラー
レンナノウィスカー超伝導体は、最初から軽く細長いファイバー形状をしており、超伝導化
した後も細長いファイバー形状を保っているため、束ねて糸状、さらには布状など、今後、
多彩な形態の超伝導材料が生み出せるものと考えられ、軽くてフレキシブルな超伝導体の
実現に大きく前進した。
本研究成果は、文部科学省の科研費・特定領域研究（研究総括：谷垣勝己・東北
大学教授）の研究課題「炭素系化合物の物質探索」（研究代表者：高野 義彦）及び
「ノベルナノカーボンの開発と機能化」（サブテーマリーダー：宮澤 薫一）の一環として得ら
れた。2012年1月5日から物質・材料研究機構で行われる、特定領域研究会議で発表
する予定である。
http://www.nims.go.jp/news/press/2011/12/201112270/img2.jpg
プレス資料中の図3．フラーレンナノウィスカー超伝導体の臨界電流密度（5K）
磁場の強さが変化しても臨界電流密度は一定を保つ範囲が広く、優れた超伝導特性を有する。
独立行政法人 物質・材料研究機構プレスリリース 2011.12.27
http://www.nims.go.jp/news/press/2011/12/p201112270.html
研究内容　1. フラーレンナノウィスカー
NIMS先端材料プロセスユニット フラーレン工学グループ
http://www.nims.go.jp/fullerene/research/research.html
http://www.nims.go.jp/fullerene/research/model%20of%20C60NW1.jpg
>>2辺りに続く

2 ：

繊維状炭素素材の超電導に成功
電気抵抗がゼロになる、超電導の研究をしている茨城県つくば市の研究機関が、繊維状の
炭素素材を超電導にすることに成功し、この技術を応用すれば、超電導の送電線の開発
などにつながると期待されています。
開発に成功したのは、つくば市の独立行政法人「物質・材料研究機構」の高野義彦グループ
リーダーらの研究チームです。超電導になるのは、主に金属やセラミックスなど、重くて固い
物質で、軽くてしなやかな素材の開発が課題となっています。研究グループは、繊維状で
直径が１０００ナノメートル、１センチの１万分の１もの細さの「フラーレンナノウィスカー」という
炭素素材を使って開発を進めた結果、この素材にカリウムを加えて、およそ２００度で熱した
あと、冷却したところ、超電導にすることに世界で初めて成功しました。この素材は、束ねて
糸状にしたり、織って布状にしたりすることも可能だということで、この技術を応用すれば、
超電導の送電線の開発につながると期待されます。「物質・材料研究機構」の高野義彦
グループリーダーは、「加工しやすい材質なので、送電線だけでなく、コイル状に加工して、
風力発電の発電機などへの応用も期待できる」と話しています。
NHK 12月27日 18時9分 動画あり
http://www3.nhk.or.jp/news/html/20111227/t10014945381000.html
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http://anchorage.2ch.net/test/read.cgi/bizplus/1227031075/-100

3 ：

常温超伝導なの？
よく分からん記事だな

4 ：

カーボンは凄いんだな

5 ：

強い？それって強いの？

6 ：

原子力発電が完全に要らなくなるな

7 ：

>>3
記事にもあるとおり、17ケルビン（-256度）だ
フラーレンC60にカリウムを加えると1%ほどが超伝導素材になるが、
今回それをほぼ100%超伝導素材にできる技術を開発したということ
パトレイバーのイングラムは超伝導コイルに蓄電してあるという設定だったなあ…

8 ：

ウィスカー
ビアード
マスタッシュ

9 ：

>>7
間に合う？
http://blog.so-net.ne.jp/_images/blog/_574/trunks/3025217.jpg
全長 - 2947 mm
全高 - 1171 mm（シールド含む）
全幅 - 831 mm
シート高 - 340 mm
最低地上高 - 76 mm
ホイールベース - 2194 mm
タイヤサイズ 前18インチ 後19インチ
最高速度 243 km/h
乾燥重量 - 154 kg
発電形式 - 常温超伝導発電機　　　　←★
最高発電量 - 83.0 kW
エンジン回転数 - 12500 rpm
最大電圧 - 12000 V
ABS
対障害物用レーダー
オートナビシステム

10 ：

リニアに使えるな。

11 ：

おい、コレってもしかしてすげーんじゃねぇのか？

12 ：

17 Kじゃ金属あるし，炭素なぞ使い物にならんだろJK

13 ：

これはすごい
送電は周辺装置の開発次第だが
大容量蓄電は目前じゃないか…
ひょっとしたらバッテリーも必要なくなるかもしれないな

14 ：

常温じゃねーのかよ。
17Kなら超電導化する金属あるだろ？

15 ：

実用化は無理だろうが、こういう開発もやっぱり必要だよな

16 ：

>>2
分からない。
NHKなら一般の人々向けに実用化の具体例を示して説明するべき。
要するに、その繊維素材でオナホを作ったら1秒でいい感じの温もりになるってこと？
逆に、|から熱を吸収して発電するリアル自家発電用オナホができるってこと？

17 ：

温度が80k位に上がらないと使えない、ナノチューブでも可能性があるから、
今後は色々と元素を変えたりして高温のチューブを探す。
チューブの長手方向に元素がうまく並べば電流が流れやすい、
断面がクローバのようなチューブがあれば、長手方向に揃う。
グラフインでも元素が線形に並べば、超伝導になるかもしれない。

18 ：

常温なら凄いね

19 ：

常温で実用化されれば産業界のパラダイムシフトだな
１７ｋじゃねぇ・・・

20 ：

液体窒素で超伝導に出来ないと維持費が高いんじゃなかったっけ

21 ：

超電導も地道だのう

22 ：

常温かと思って一瞬夢を見てしまったｗ
常温で実現できたらそれこそ原発は不要になるんだがな

23 ：

発電所から家庭までの経路でどのぐらい損失してるの？

24 ：

>>23
概ね1/3〜2/3
常温でなくともある程度温度が低いものができれば冷却装置と組み合わせて使える。
c60を100%超伝導できた効率は半端ない。

25 ：

送電ロスは5%ぐらいだろ

26 ：

？！
・・・・・・
ウリが相談に乗ってやるニダよ、チョッパリ

27 ：

これは期待できるなあ。
超強力モーター
リニア
ガンダムも夢じゃないぞ

28 ：

フラーレンナノウィスカーって安定的に量産できるものなのか？

29 ：

>>26
ああ ありがとう
１ｍ当たり１０００億円で売ってやるよ
円建てのCODな

30 ：

有機系や炭素系の超伝導は転移温度を液体窒素温度より上に上げるのは無理だと思うな。

31 ：

素材の特性だけで常温超伝導を実現するのは無理。素材＋αで常温超伝導の実現を模索すべき。

32 ：

これ構造重量比のキツイ宇宙開発にとっては画期的な発明だよね。
地味に凄い。

33 ：

フラーレンとかカーボンナノチューブとか、安全性はどうなん？
アスベストみたいに発ガン性あったりしないの？

34 ：

やはり21世紀は炭素だな

35 ：

常温核融合と常温超伝導はどうなったんだ？

36 ：

軌道エレベーターのベンチャーはどうなったんだ？

37 ：

軌道エレベーターのカーボンナノチューブはどうなったんだ？
大阪湾にでも出来たらなあ

38 ：

超電導そろそろ100とか200とか景気のいいおんどが出てこないのかね
いつまでたっても一桁二桁じゃお寒い限りだ

39 ：

>フラーレンナノウィスカー
深夜にやってるアニメのヒロインの名前みたいだな。

40 ：

すげー
これで電線が銅じゃなく、電力損失も無くなるわけだから
発電所が減らせるわけだし、モーターなんて少ない電力で回すことも出来るわけだ。
早くコイ実用化！！

41 ：

常温核融合という「現象」は間違いなく確かにあるらしいんだけど、
それは純粋に自然科学研究として意味はあるけど、
実用利用できる大量のエネルギーを得るという意味ではまるで望みナッシング。

42 ：

金属よりも」軽いし柔らかい
なによりも炭素だから金属と違って資源問題がない
もし軌道エレベータ内に電線通すとしたらこの技術使わんとな

43 ：

超伝導

44 ：

半径の小さい粒子加速器がガチで作れそうだな

45 ：

その者、青き超伝導の衣をまといて、金色の野に降り立つべし

46 ：

超伝導って、やるとしたら送電線を延々と冷蔵庫で冷やしまくるの？
それとも常温で電圧降下起こさない素材を見つけるまで頑張るの？

47 ：

これで女の子にふられんってこと？

48 ：

>>46
超電導送電ケーブルはもう実用化されてるみたい
住友電工とか
1キロだか2キロごとに冷却装置埋めるとかどっかで見た

49 ：

http://wirelesswire.jp/Inside_Out/201104221200-2.html
1キロじゃなくて500メートルごとだった

50 ：

結構大掛かりなんだなー、
でも冷却装置つけても超伝導の方がメリット出るって見込みなんだね。

51 ：

>>46
外殻と芯線があって、外殻の中を液体ヘリウムや液体窒素を流す

52 ：

超伝導って現実的にはエネルギーロス云々よりどんだけ高密度に電流流せるかで需要があるんだろ
いわゆる電線の省資源化
銅より抵抗値の少ない炭素繊維ができれば超伝導自体はどうでもいいって感じ

53 ：

>>52
それ重要だよね。
基本的には超伝導転移温度が高い物質ほど臨界電流密度が低くなる。
この傾向から考えると、常温超伝導体が見つかったとしても大電流を流す送電線ケーブルには使えないだろうと言われている。
常温超伝導体を使った電子素子などの使い道はあり、それだけでも革新的と言えるから十分大発見だけど。

54 ：

確かに長距離大容量送電には向いてないかも

55 ：

フラーレンは結構安くなってきたにしてもかなり割高なイメージがある

56 ：11/12/31

age