JP5697845B2 - 高温超電導体ワイヤのためのアーキテクチャ - Google Patents

Description

本願は、その全体的な内容が参照することにより本書に組み込まれている以下の出願に関連する。

２００５年７月２９日に出願され、「高温の超電導ワイヤ及び超電導コイル（Ｈｉｇｈ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｗｉｒｅｓ ａｎｄ Ｃｏｉｌｓ）」と題される米国特許出願番号第６０／７０３，８１５号
２００５年７月２９日に出願され、「性能が改善された超電導体厚膜（Ｔｈｉｃｋ Ｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｌｍｓ Ｗｉｔｈ Ｉｍｐｒｏｖｅｄ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ）」と題される米国仮出願番号第６０／７０３，８３６号
２００４年１０月１日に出願され、「性能が改善された超電導体厚膜（Ｔｈｉｃｋ Ｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｌｍｓ Ｗｉｔｈ Ｉｍｐｒｏｖｅｄ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ）」と題された米国仮出願番号第６０／６１５，２８９号
本発明は高温超電導体の分野に関する。特に、本発明は、第二世代とも呼ばれている被覆導体、つまり高温の超電導体のワイヤ及びテープに関する。

高温超電導体（ＨＴＳ）の材料は、きわめて大量の電流をきわめて低い損失で運ぶための手段を提供する。ＨＴＳ材料は、臨界温度未満に冷却されるときに、直流の流れに対してすべての抵抗を失い、交流の流れに対してほぼすべての抵抗を失う。これらの材料を使用するＨＴＳワイヤ（表現「ワイヤ」はここでは、テープ状の導体を含む種々の導体のために使用される）の開発は、電力グリッド、輸送、材料加工、及び他の業界を革命的に変える可能性のある、高効率でコンパクト、且つ環境に優しい新しい世代の電気装置を約束する。しかしながら、商業的に実現可能な製品には、商業的な用途での技術の実現を複雑化する厳格な工学的な要求がある。

現在開発中の第二世代のＨＴＳワイヤ技術では、ＨＴＳ材料は、一般的には、イットリウム−バリウム−銅酸化物（ＹＢＣＯ）等の多結晶の希土類／アルカリ土類／銅酸化物（ｒａｒｅ ｅａｒｔｈ／ａｌｋａｌｉｎｅ ｅａｒｔｈ／ｃｏｐｐｅｒ ｏｘｉｄｅ）である。ＨＴＳ材料の通電能力は、その結晶構造の配列、つまりテクスチャに強く関連している。隣接する結晶ＨＴＳ粒子のずれによって形成される粒界は、超電導電流の流れの障害を形成することが知られているが、この障害は配列つまりテクスチャの程度が増すにつれて減少する。したがって、材料を、例えばＨＴＳワイヤ等の採算の合う製品にするためには、ＨＴＳ材料は相対的に長い距離に渡って高度の結晶構造配列つまりテクスチャを維持しなければならない。それ以外の場合、超電導通電容量（限界電流密度）は制限される。

ＨＴＳ材料は、それがその表面で高度の結晶学的組織を有するように製造された可撓性のテープ形状の基板の上部で材料の薄膜をエピタキシャルに成長させることによって大きな面積で高度の結晶学的配列、つまりテクスチャで製造できる。結晶ＨＴＳ材料がこの表面上でエピタキシャルに成長すると、ＨＴＳ材料の結晶配列は基板のテクスチャに適合するように成長する。言い換えると、基板テクスチャは、結晶ＨＴＳ材料のエピタキシャル成長のためのテンプレートを提供する。さらに、基板はＨＴＳ層に構造的完全性を与える。

基板は、高限界電流密度のような優れた超電導特性のあるエピタキシャルＨＴＳ層を生じさせるテンプレートを提供するためにテクスチャ加工することができる。とりわけ、ニッケル、銅、銀、鉄、銀合金、ニッケル合金、鉄合金、ステンレス鋼合金、及び銅の合金を使用できる。基板は、基板を圧延し、再結晶焼きなましをすることを必要とするプロセス等の変形プロセスを使用してテクスチャ加工することができる。このようなプロセスの例は、圧延支援２軸テクスチャ基板（ＲａＢｉＴＳ）プロセスである。このケースでは、大量の金属が、変形処理と焼きなましによって経済的に処理され、高度のテクスチャを達成できる。例えば、４ｃｍと同程度の幅の金属ストリップは、このようにしてこの方法によって製造でき、その後それぞれ、多数のさらに小さいワイヤに裂くことができる（例えば０．４ｃｍ、１０本のストリップ）。

１つまたは複数の緩衝層が、その上でＨＴＳ材料を成長させるために適切な結晶学的組織のある基板表面上に付着する、あるいは基板表面上で成長することができる。また、緩衝層は、基板材料からＨＴＳ材料の結晶格子の中への原子の、あるいは基板材料の中への酸素の経時的な拡散を妨げるという追加の利点を提供できる。この拡散、つまり「汚染」は、結晶構造の配列を乱し、それによってＨＴＳ材料の電気特性を劣化させることがある。緩衝層は、基板とＨＴＳ層の間での接着の強化も提供できる。さらに、緩衝層（複数の場合がある）は、超電導体材料の熱膨張係数によく適合される熱膨張係数を有することが可能である。ワイヤが応力にさらされることのある商業的な応用例での技術の実現の場合、この特徴は、それが基板からのＨＴＳ層の層間剥離を妨げるのに役立つために望ましい。

代わりに、ハステロイ等のきめのない基板を使用し、イオンビーム支援蒸着（ＩＢＡＤ）または傾斜基板蒸着（ＩＳＤ）等の手段によってきめのある緩衝層を付着させることができる。追加の緩衝層が、ＨＴＳ層のエピタキシャル付着のための最終的なテンプレートを提供するために任意でＩＢＡＤ層またはＩＳＤ層でエピタキシャルに付着されてよい。

基板と１つまたは複数の緩衝層の適切な組み合わせを、テンプレートとして使用することにより、ＨＴＳ層は、テンプレート表面に対するやはり優れた接着を有する、優れた結晶配列またはテクスチャを備えて、および基板からの原子による汚染に対する十分な障壁を備えてエピタキシャルに成長させることができる。ＨＴＳ層は有機金属付着（ＭＯＤ）プロセス、有機金属化学蒸着（ＭＯＣＶＤ）、パルス化レーザ蒸着（ＰＬＤ）、熱蒸発またはｅ−ビーム蒸発、あるいは他の適切な方法を含む種々の方法のどれかによって付着できる。最後に、キャップ層を多層アセンブリに加えることができ、前記からのＨＴＳ層の汚染を妨げるのに役立つ。キャップ層は、例えば銀である場合があり、ＨＴＳ層の上に、例えばスパッタリングできる。例示的な多層ＨＴＳアセンブリは、５％のタングステンを有するニッケル合金の二軸テクスチャ基板に、Ｙ₂Ｏ₃、ＹＳＺ及びＣｅＯ₂のエピタキシャル層、ＹＢＣＯのエピタキシャル層、及びＡｇのキャップ層が順次蒸着されている。これらの層の例示的な厚さは、以下の通りである。つまり約２５から２７ミクロンの基板、それぞれ約７５ｎｍの緩衝層、約１ミクロンのＹＢＣＯ層、及び約１ミクロンから３ミクロンのキャップ層である。１００ｍもの長さのＨＴＳワイヤが、前述された技法等の技法を使用してこれまで製造されてきた。このアセンブリでは、基板の底部をアセンブリの「裏側」と見なすことができ、キャップ層の上部を「表側」と見なすことができる。

使用中、ＨＴＳワイヤが曲げ歪みに耐えることのできることが望ましい。曲げは、曲げの凸外面で引っ張り歪みを、及び曲げの内側凹面で圧縮歪みを誘発し、それによりＨＴＳ層を、ワイヤが曲げられる方向に応じて引っ張り歪みまたは圧縮歪みにさらす。妥当な量の圧縮応力は、ＨＴＳ層の通電容量を実際に改善することができるが、一般的には全体的なアセンブリを応力（特に反復応力）にさらすことにより、ワイヤは機械的な損傷の危険にさらされる。例えば、ＨＴＳ層中にクラックが形成され拡がり、その機械的および電気的特性を劣化させる恐れがある、あるいはそれぞれの層が互いにまたは基板から剥離する恐れがある。

ＨＴＳ層の応力を削減するための方法は、例えば米国特許番号第６，７４５，０５９号と米国特許番号第６，８２８，５０７号に説明されている。例えば、基板と同様の厚さ及び機械的な特徴を有するために選ばれる銅ストリップは、挿入の上面の上に接着できる。これは、ＨＴＳ層を大まかに全体的な構造の真ん中に挟みこみ、したがってアセンブリが曲げられると、ＨＴＳ層は曲げの外面または内面にもない。これらのアセンブリの２つは、単一のＨＴＳワイヤアセンブリを形成するためにそのそれぞれの銅ストリップでともに接合することもできる。この場合、２つの基板は外側に向き、銅テープはアセンブリの真ん中にある。このケースでは、第２のアセンブリを包含することにより、追加の通電容量が提供されるが、ＨＴＳ層に対する電気的な接触が、ワイヤをオープンにつなぎ合わせる、または接触断面の挿入物の１つを部分的に削除することを必要とする。

被覆導体ＨＴＳワイヤにとっての追加の問題は、ワイヤが使用中であるときの環境汚染の問題である。環境暴露はＨＴＳ層の電気性能をゆっくりと低下させることがある。また、ワイヤと接触する液体窒素等の低温液体の存在下では、液体はワイヤの中の孔の中に拡散し、暖機時にはワイヤを損傷することのある「バルーン」を形成することがある。ワイヤを密封することは、ＨＴＳ層の環境暴露またはワイヤの中への液体寒剤の貫通のどちらかを妨げるために望ましい。ＨＴＳアセンブリのためのシールは、例えば米国特許番号第６，４４４，９１７号で説明される。

多層高温超電導体（ＨＴＳ）ワイヤが説明される。過電流、つまりＨＴＳ層の臨界電流を超える電流の場合にＨＴＳ層を保護する電気的安定を有するＨＴＳワイヤも説明される。過電流によりＨＴＳ層は抵抗性となり、発熱する。電気的安定は、ＨＴＳ層の局所的な領域内での電流の流れが、亀裂または他の欠陥によって遮られる場合に、代替の電流経路を提供する。

本発明の一態様による積層されている超電導体ワイヤは、長さと幅とを有する超電導体ワイヤアセンブリを含む。アセンブリは、第１の基板の上にかぶさる第１の高温超電導体層を有する第１の超電導体インサートと、第２の基板の上にかぶさる第２の高温超電導体層を有する第２の超電導体インサートとを含む。第１と第２の超電導体インサートは、そのそれぞれの基板でともに接合される。超電導体ワイヤアセンブリを実質的に取り囲む導電性の構造も含まれる。

本発明の一態様では、導電性構造は第１の導電性ストリップと第２の導電性ストリップとを含み、超電導体ワイヤアセンブリは第１の導電性ストリップと第２の導電性ストリップの間に置かれ、第１の導電性ストリップと第２の導電性ストリップと電気的に接触している。構造は、実質的に通気性のない導電性充填剤も含む。充填剤は、半導体ワイヤアセンブリの長さに沿って第１の導電性ストリップと第２の導電性ストリップの間で伸張する。１つまたは複数の実施形態では、第１の導電性ストリップと第２の導電性ストリップが、超電導体ワイヤアセンブリの幅より大きい幅を有する。

本発明の別の態様では、導電性構造は、少なくとも３つの辺に沿って超電導体ワイヤアセンブリを部分的に取り囲み、超電導体ワイヤアセンブリと電気的に接触している導電性層を含む。また、構造は、実質的に通気性のない導電性の充填剤も含み、充填剤は実質的には超電導体ワイヤアセンブリを取り囲み、それを導電性層に結合する。１つまたは複数の実施形態では、実質的に通気性のない導電性の充填剤が超電導体ワイヤアセンブリの中の、及び超電導体ワイヤアセンブリと導電性層の間の空隙を実質的に充填する。

本発明の別の態様では、導電性構造は超電導体ワイヤアセンブリを実質的に取り囲み、超電導体ワイヤアセンブリと電気的に接触する導電性材料を含む。１つまたは複数の実施形態では、導電性材料は、導電性ポリマー、細かい金属粉末で充填されたポリマー、及び導電性接着剤のグループから選択される材料を含む。

１つまたは複数の実施形態では、導電性材料は、超電導体ワイヤアセンブリの回りに巻きつけられた導体箔を含む。１つまたは複数の実施形態では、実質的に通気性のない材料の少なくとも１つの層が、導体箔を実質的に取り囲む。

１つまたは複数の実施形態では、結合材が第１の基板と第２の基板をともに結合する。結合材は、導電性材料と非導電性材料のグループから選択される材料であってよい。結合材は、実質的に通気性のない導電性充填剤と同じ材料を含んでよい。結合材は、導電性材料の少なくとも１つの層と、非導電性材料の少なくとも１つの層とを含んでよい。１つまたは複数の実施形態では、第１の基板と第２の基板が基板の間に電気的な接触を提供するために処理される表面を有する。

１つまたは複数の実施形態では、第１の基板と第２の基板が、ＨＴＳ層が上にかぶさる面に対向する基板の表面上に付着される対応する第１と第２の湿潤層を有する。

１つまたは複数の実施形態では、導電性材料の層は、超電導体ワイヤアセンブリを実質的に取り囲む。

本発明の別の態様では、積層されている超電導体ワイヤは、長さと幅とを有する超電導体ワイヤインサートを含む。インサートは基板の表面の上にかぶさる高温超電導体層と、高温超電導体層に対向する基板の表面上に付着される湿潤層とを含む。ワイヤは、超電導体ワイヤインサートを実質的に取り囲む導電性構造も含む。導電性構造は第１の導電性ストリップと第２の導電性ストリップとを含み、超電導体ワイヤインサートは第１の導電性ストリップと第２の導電性ストリップの間に置かれ、第１の導電性ストリップと第２の導電性ストリップと電気的に接触している。導電性構造は、超電導体ワイヤインサートの長さに沿って、第１の導電性ストリップと第２の導電性ストリップの間で伸張する実質的に通気性のない導電性充填剤も含む。

１つまたは複数の実施形態では、第１の導電性ストリップと第２の導電性ストリップは、超電導体ワイヤアセンブリの幅よりも大きい幅を有する。

１つまたは複数の実施形態では、導電性材料の層は超電導体ワイヤインサートを実質的に取り囲む。

本発明の一態様に従って、積層されている超電導体ワイヤを作る方法は、長さと幅とを有する超電導体ワイヤアセンブリを提供することを含む。アセンブリは第１の基板の上にかぶさる第１の高温超電導体層を有する第１の超電導体インサートと、第２の基板の上にかぶさる第２の高温超電導体層を有する第２の超電導体インサートとを含む。第１の超電導体インサートと、第２の超電導体インサートとは、そのそれぞれの基板でともに接合されている。方法は、第１の高温超電導体層と第２の高温超電導体層とを、対応する第１と第２の導電性ストリップに、実質的に通気性のない導電性充填剤で積層することを含む。方法は、超電導体ワイヤアセンブリの長さに沿って第１の導電性ストリップと第２の導電性ストリップの間に追加の充填剤を付着し、その結果第１の導電性ストリップと第２の導電性ストリップと充填剤が超電導体ワイヤアセンブリを実質的に取り囲むことを含む。

１つまたは複数の実施形態では、方法は第１の基板と第２の基板の間に結合材を提供することを含む。１つまたは複数の実施形態では、方法は、高温超電導体層に対向して対応する第１の基板と第２の基板の表面に、第１の湿潤層と第２の湿潤層を設けることを含む。

本発明の１つまたは複数の実施形態では、第１の超電導体層及び／または第２の超電導体層は、希土類酸化物／アルカリ土類酸化物／銅酸化物から作られてよい。また、緩衝層は、第１の及び／または第２の超電導体層と１つまたは複数の対応する基板の間に置かれてよい。また、導電性キャップ層は、導電性構造と対応する超電導体層の間に、電気的に接触して置かれてよい。

本発明の別の態様では、超電導体ワイヤアセンブリは、第１の基板を含む第１の超電導体インサートと、第１の基板の上にかぶさる第１の緩衝層と、第１の緩衝層の上にかぶさる第１の高温超電導体層と、第１の高温超電導体層の上にかぶさるキャップ層と、第２の基板を含む第２の超電導体インサートと、第２の基板の上にかぶさる第２の緩衝層と、第２の緩衝層の上にかぶさる第２の高温超電導体層と、第２の高温超電導体層の上にかぶさるキャップ層とを含む。第１と第２の超電導体インサートは、そのそれぞれの基板でともに接合されている。

本発明の１つまたは複数の実施形態による積層されている超電導体ワイヤは、高い通電容量を有し、同時に改善された電流共有、環境からのＨＴＳアセンブリの優れた隔離、及び以前に公知のワイヤアーキテクチャに優る使いやすさを有する。

表現「ＨＴＳインサート」は、基板、１つまたは複数の緩衝層、ＨＴＳ層、及びキャップ層を含む多層構造を示すことを目的とする。一般的には、このＨＴＳインサートでは、ＨＴＳ層は緩衝層（複数の場合がある）によって金属性の基板から電気的に絶縁される。しかしながら、導電性緩衝層が使用される場合、ＨＴＳ層は金属基板に電気的に接続できる。代わりに、導電性キャップ層がＨＴＳ層と基板の両方に接触し、２つの間に電気的接点を提供できる。

表現「ＨＴＳアセンブリ」は、少なくとも１つのＨＴＳインサートを含むが、おそらく１つまたは複数のＨＴＳインサート及び／または他の追加された層を含んでよい構造を示すことを目的とする。表現「ＨＴＳワイヤ」または「ＨＴＳテープ」は、外側構造を含むＨＴＳインサートまたはアセンブリ、あるいはＨＴＳインサートまたはアセンブリに構造的安定、熱安定、及び／または電気的安定を提供するコーティングを示すことを目的とする。

表現「密封された」は、実質的に取り囲まれ、実質的に物理的に環境から隔離されることを意味することを目的とする。表現「密封された」は普通の状況下で気体または液体からの浸透に対する実質的な不浸透性を含んでよいが、これを含むことは必要とされていない。

本発明は、図解のためだけに提示され、本発明の制限となることを目的としていない以下の図を参照して説明される。

導電性外側構造を備える高温超電導ワイヤが説明される。導電性外側構造は、とりわけワイヤを実質的に密封し、ワイヤの外側からＨＴＳインサートに電気的接点を提供するという特徴を有する。導電性外側構造は、さらに２つのＨＴＳインサートの間に電気的接触を提供するという特徴をさらに有してよい。

本発明の１つまたは複数の実施形態による多層ＨＴＳアセンブリは、図１の断面図に示されている。この図及び以後のすべての図において寸法は正確な縮尺ではないことが留意される必要がある。アセンブリ１００は、２つのＨＴＳインサート１１０と１２０から構成されている。これらのインサートのそれぞれは、技術で周知の、詳しく後述される技法を使用して製造される。インサート１１０は、金属基板１６０を含む。基板１６０の少なくとも表面は、緩衝層１５０とＨＴＳ層１４０に結晶テンプレートを提供するために二軸テクスチャ加工されている。１つまたは複数の緩衝層１５０は基板１６０上にあり、１つまたは複数の層を備えてよい。１つまたは複数の実施形態では、導電性材料が使用できるが、緩衝層は電気絶縁材から構成されている。緩衝層は、例えば、金属元素または希土類元素の不活性金属、酸化物、ジルコニウム酸塩、チタン酸塩、ニオブ酸塩、タンタル酸塩、アルミン酸塩、銅酸化物、マンガン酸塩、またはルテニウム酸塩等から構成されている（例えば、Ａｌ₂Ｏ₃、ＣｅＯ₂、Ｙ₂Ｏ₃，ＭｇＯ，Ｇｄ₂Ｏ₃、チタン酸ストロンチウム、ジルコニウム酸ガドリニウム、イットリア安定化ジルコニア、ＡｌＮ、Ｓｉ₃Ｎ₄、ＬａＭｎＯ₄、Ｌａ₂Ｚｒ₂Ｏ₇、またはＬａ_2xＣｅ_xＺｒ₂Ｏ₇）。その上でＨＴＳ結晶を成長させるための適切なテクスチャを提供する任意の物質、または物質の組み合わせが使用できる。ＨＴＳ層１４０は、緩衝層１５０の上にあるＨＴＳ層１４０は、任意のＨＴＳ材料であってよい。１つまたは複数の実施形態では、ＨＴＳ層は、例えばＹＢＣＯ等の希土類酸化物／アルカリ土類酸化物／銅酸化物を含む。キャップ層１３０はＨＴＳ層１４０の上に位置し、化学的な劣化及び機械的な劣化からのＨＴＳ層の保護を提供する。キャップ層は、スパッタリングされたＡｇまたは他の不活性金属であってよい。インサート１２０は、基板１６０’、１つまたは複数の緩衝層１５０’、ＨＴＳ層１４０’、及びキャップ層１３０’を含む、同一のまたは類似した構造を有してよい。追加の詳細は、参照することによりその全体として本書に組み込まれている、本書と同日付で出願された「高温超電導ワイヤ及び超電導コイル（Ｈｉｇｈ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ Ｗｉｒｅｓ ａｎｄ Ｃｏｉｌｓ）」と題されている共同所有されている米国特許出願番号（ＴＢＡ）に記載されてよい。

ＨＴＳインサート１１０と１２０の間の結合を容易にするために、複数のさまざまな手法が意図される。これらの手法は、積層されている超電導体ワイヤの製造で容易に実現でき、ＨＴＳワイヤの長い長さを製造する上で有利であってよい。１つの手法では、それぞれの湿潤層１７０と１７０’が任意でそれぞれの基板１６０と１６０’の上にコーティングできる。これらの湿潤層が接着剤層１８０に対する各インサートの結合を容易にし、したがって各インサートの他方への結合を容易にする。１つまたは複数の実施形態では、接着剤層１８０ははんだから作られている。例示的なはんだはＰｂ−Ｓｎ−Ａｇである。処理中、金属性の基板の裏面（つまり、緩衝層に向かない表面）が、電気絶縁体である未来の酸化物層を成長させてよい。この酸化物層は、通常は濡れはんだしない、つまりはんだに結合しない。驚くべきことに、Ａｇ湿潤層１７０と１７０‘をそれぞれ基板１６０と１６０’に追加することにより、裏面が可溶性になる、つまりはんだ接着剤層１８０に結合可能になることが発見された。したがって、結合は、基板の天然の酸化物面に結合される湿潤層をはんだ付けすることによって達成することができる。

ＤＣスパッタリングによるＡｇの蒸着は、標準操作である。超電導体特性を劣化させることなく、被覆導体テープを連続モードでプラズマを通して並進させるには、テープがプラズマを経過するのに伴いそれを冷却することが必要となる。テープは、〜２００Ｃ未満までの蒸着の間、テープの最大温度を最小限に抑えるためにターゲットに対向して配置される冷却ブロックを横切って引っ張られる。ターゲットに対する近接性が、酸化物表面でのＡｇ層の接着のために必要とされてよい。プラズマから与えられるエネルギーはおそらく原位置で蒸着面を清掃し、優れた物理的な接触を行うためにＡｇイオンを十分な衝撃エネルギーで蒸着する。

基板の間の特に優れた電気的接触が望ましい応用例に適切な別の手法では、基板１６０と１６０’の上の電気的に絶縁する本来の酸化物層が最初に除去されてよい。この除去は、例えばエッチング、電子研磨、スパッタリングまたはショットブラストによって行うことができる。例えば、Ａｇ、Ｃｕ、Ｎｉ、ＴｉまたはＴｉＮ等の金属性の湿潤層１７０と１７０’は、基板面上の未来の酸化物の再成長を防止するために、基板１６０と１６０’のそれぞれの裏面にコーティングされる。さらに、これらの湿潤層１７０、１７０’は、基板表面への結合層の接着を促進する。次に、はんだ接着剤層１８０は２つのアセンブリをともに結合する。しかしながら、インサートの間で電気的接触を達成するためには、未来の酸化物層の厳格な除去は必要とされていない。さらに詳しく後述されるように、任意で多層ＨＴＳアセンブリを取り囲む導電性材料は、追加の電流共有を提供できる。

図１の実施形態は、２つの基板をともに結合するためのはんだとＡｇ湿潤層の使用を示すが、他の接着剤方式と材料は、ワイヤの所望される性能特性に応じて使用できる。互いから基板を電気的に隔離することが望ましい応用例に適切な別の手法では、接着剤層１８０は、例えば樹脂、エポキシ、または他の非導電性材料であり、湿潤層１７０と１７０’は基板１６０、１６０’と非導電接着剤層の間の結合を容易にするために選択される。この場合では、もしかしたら層の内のいくつかは導電性であり、他の層が非導電性であるかもしれない。所望される接着剤が裏基板面を濡らす応用例では、湿潤層１７０と１７０’は完全に排除できる。この場合では、接着剤層１８０は基板１６０と１６０’に直接的に接触する。例えば、導電性材料を実質的に密封すると、ワイヤに十分な構造上の完全性が提供される応用例において等の基板１６０と１６０’の間に電気的な通信も、接着も必要とされない応用例にとって適切な別の手法では、接着剤層１８０だけではなく湿潤層１７０と１７０’は排除することができ、その場合では基板１６０と１６０’の裏面は互いにじかに接触させられる。

図１に描かれている実施形態では、接着剤１８０は、そのそれぞれの基板でインサート１１０をインサート１２０に接着し、ＨＴＳアセンブリ１００を作成する。キャップ層１３０と１３０’はアセンブリ１００内で外向きに向き、基板１６０と１６０’はアセンブリ１００の中核をなす。例えば、この構成は、外部電流原との効率的な電気的接触及び超電導体ワイヤの長さの効率的な接合を提供する。アセンブリの外面は、導電性のキャップ層１３０と１３０’である。これらの層はそれぞれのＨＴＳ層１４０と１４０’に便利な導電性経路を提供する。ＨＴＳ層の中に電流を導入するために、電流源とアセンブリの間の接続は、アセンブリの外面上のどこかで行うことができる。

図２Ａは、前述されたのと同じ、及び導電性外部構造であってよい、２つの結合されたＨＴＳインサート２１０、２２０を含むワイヤ２００を有する本発明の実施形態を描く。導電性の外部構造は、実質的には、ワイヤを取り囲み、環境から密封し、外部の電気接点に対してだけではなく２つのＨＴＳインサートの間にも電気的接触を提供する。導電性の外部構造はさらに、機械的安定性、熱的安定性、及び電気的安定性をワイヤ２００に提供する。導電性外部構造は、上部と下部の導電性スタビライザストリップ２５０、２７０と、例えばはんだまたは別の低融解温度合金またはアマルガム、導電性ポリマー、またはＩｎ等の純金属等の、導電性で通気性のない充填剤材料２９０とを含む。充填剤２９０は、実質的にＨＴＳインサート２１０、２２０を取り囲み、図１のＨＴＳアセンブリ１００に描かれているように結合層１８０としての機能を果たしてもよい。前述されたように、基板２６０、２６０’はそれぞれの湿潤層２３０、２３０’でコーティングされ、充填剤２９０に（及び互いに）対するそれらの結合を強化してよい。充填剤２９０は、インサート２１０、２２０をＨＴＳインサートの外面にある導電性スタビライザストリップ２５０、２７０にも結合する。充填剤２９０は、ワイヤの側面上の厚い層の中でストリップ２５０、２７０を架橋し、それにより取り囲む環境からのＨＴＳアセンブリの隔離を完了し、導電性構造でＨＴＳアセンブリを実質的に完全に取り囲む。

ときおりＨＴＳ層の中に、ワイヤの使用中に層の抵抗（及び加熱）の対応する増加を引き起こす欠陥があることがある。この場合では、別のＨＴＳ層の中に電流のいくらかまたはすべてを逸らす、つまり切り替えることが有効なことがある。これは、ワイヤの長さに沿って大幅に変化しない導電率を持つより均一な導電体を生じさせる。これは、動作電流が臨界電流をはるかに下回るときに特に有効であり、超電導体装置の動作においては一般的な慣行である。基板の反対の側面にコーティングされる２つのＨＴＳ層を有する、単一の基板を使用する２つのＨＴＳ層構造は、冗長な超電導経路を提供するために単一のワイヤの中で複数のＨＴＳ層を実現する方法として考慮されてきた。しかしながら、この種の構造は２つのＨＴＳ層の間の電気的な関係性及び２つのＨＴＳ層の組成に関して柔軟性が限られた非常に複雑な製造プロセスを有することに悩まされている。対照的に、それらの基板でともに積相されている２つのＨＴＳインサートを有する本発明の実施形態は、特定の所望されている応用例に構造を合わせる容易さだけではなく、製造の容易さという利点も提供する。

ワイヤ２００では、充填剤２９０は、ＨＴＳインサート２１０、２２０の間で電気的通信を提供する。本質的には、充填剤２９０は、導電性の導管、つまりブリッジとして動作する。充填剤２９０は導電性であるが、電流がワイヤ２００を通って流れるにつれ、電流は、一般的には１つまたは両方のＨＴＳインサート２１０、２２０を通る最小の抵抗の経路に従う。しかしながら、ＨＴＳインサート２１０、２２０の１つが、特定の領域でその抵抗を高める欠陥を有する場合、電流は充填剤２９０を通って他のＨＴＳインサートの中に流れ込むことがある。充填剤２９０はＨＴＳインサート２１０、２２０よりも高い抵抗を有するため、電流はワイヤのなんらかの計算可能な距離（例えば、数センチメートル）でインサート間を移動する。移動の最終結果は、電流が低抵抗経路に沿って、つまり他のＨＴＳインサートを通って移動し続ける可能性があるということである。このインサートの中の別の領域に欠陥がある場合には、電流は、同じ場所にやはり欠陥を有する可能性が低い他のインサートまで戻る。電流のための冗長な電気経路の存在はワイヤの電気的安全性を改善する。ワイヤ２００の通電容量は、ＨＴＳインサート２１０、２２０のどちらかの局所的な欠陥に対して、電流がワイヤの高抵抗セクションを通って押しやられるであろう単一のインサートを用いる場合よりもはるかに敏感ではない。

充填剤２９０を用いてＨＴＳインサート２１０、２２０の間で電気的な通信を提供することにより、単一のインサート、または２つの隔離されたインサートの通電容量以上にワイヤ２００の通電容量が増加する。臨界電流Ｉｃ及び工学（総）限界電流密度Ｊｅは両方とも増加する。充填剤２９０は、ＨＴＳインサート２１０、２２０の一方、または両方に電流を導入するための手段を提供する。電流源を充填剤２９０に単に接触させるだけで、電流は充填剤を介してＨＴＳインサートの中に流れ込む。充填剤２９０は導電性スタビライザストリップ２５０、２７０と接触しているため、ストリップ２５０、２７０の一方または両方に電流源を接触させることにより、ＨＴＳインサート２１０、２２０の一方または両方にも電流が導入される。

材料２９０は、それが通気性がないように選択される。つまり１つまたは複数の実施形態では、材料は十分な強度を有し、ワイヤ２００を実質的に取り囲み、密封するほど十分な厚さでコーティングされる。これによりＨＴＳインサート２１０と２２０は、インサートの電気性能を悪化させることがある環境要因による汚染に対して実質的に影響されなくなる。充填剤２９０は、ＨＴＳインサートに潜在的に機械的に損傷を与えることがあるバルーンを形成することがある低温流体を囲むことによってアセンブリの浸潤を実質的に防止してもよい。ワイヤ２００の側面での充填剤２９０の厚いコーティングは、ワイヤに機械的強度も加え、曲げまたは潜在的な損傷の他の原因に起因するワイヤ２００の層間剥離を防止するのに役立つことがある。材料２９０は、追加の熱容量を提供することによってワイヤに熱的安定性を加える。

スタビライザストリップ２５０と２７０は、ワイヤ２００の機械的安定性、電気的安定性及び熱的安定性をさらに強化する。ストリップ２５０、２７０は結果として生じるワイヤの所望される特性に応じて同じまたは違う可能性がある。ストリップの厚さは、所望される応用例に応じて、約０．０１ｍｍから２ｍｍの広い範囲全体で変わることがある。超電導ケーブルの場合、厚さは、通常０．０５ｍｍと０．０７５ｍｍの間である。限流器応用例の場合、スタビライザの厚さは１ｍｍもある、あるいは１ｍｍよりも厚いことがある。ストリップ２５０と２７０のために使用される材料は、所望される応用例のために適切な電気的安定性、熱的安定性、及び機械的安定性をワイヤ２００に提供するために選択される。ストリップ２５０と２７０は、一般的には、例えば、アルミニウム、銅、銀、ニッケル、鉄、ステンレス鋼、アルミニウム合金、銅合金、銀合金、ニッケル合金、ニッケルタングステン合金、または鉄合金等の金属のような可撓性の導電性材料である。大部分の応用例の場合、銅のような高導電率の金属が好ましい。限流器応用例の場合、例えばステンレス鋼等の機械的に強く、高い抵抗率の合金が好ましい。

いくつかの実施形態では、スタビライザストリップ２５０と２７０は、ＨＴＳインサート２１０と２２０の幅より大きい幅を有する。この余分な幅、つまり突き出た部分により、充填剤２９０の層または隅肉が、毛管作用によってワイヤの側面に沿って形成できる。好適実施形態では、隅肉はワイヤの端縁に対して凹形の輪郭を有する。このような隅肉は毛管作用によって形成するため、ＨＴＳアセンブリ２１０、２２０の幅に優るストリップ２５０、２７０の過剰な幅が、隅肉の厚さを決定する。一般的には、ストリップ２５０、２７０の幅はＨＴＳアセンブリ２１０、２００の幅より０．０１ｍｍから２ｍｍ大きい範囲に入る。例えば、幅が約４．３ｍｍのスタビライザストリップは、幅４．０ｍｍまたは４．１ｍｍの超電導インサートとともに使用できる。隅肉は、ワイヤ２００の機械的強度と耐久性を強化できる。さらに幅広い隅肉は強度を強化するが、工学限界電流密度を削減する。最適に設計されたワイヤは機械的な仕様を満たすために十分な充填剤幅を有するが、あまり変わらない。典型的な個々の隅肉幅は０．０２５ｍｍから０．２ｍｍの範囲となるが、比強度または工学限界電流密度のニーズを満たすためにさらに高い、またはさらに低い（例えば０．００５から１ｍｍ）ことがある。

他の理由の中では、基板２６０、２６０’は前述されたように、インサート処理中にその酸化に起因してはんだに十分に結合しない可能性があるために、充填剤２９０の厚い隅肉がワイヤ２００の機械強度を強化する。湿潤層（例えば２３０、２３０’）は、はんだに対するそれらの結合を改善するために基板表面上に蒸着できるが、ワイヤの側面、例えば多層ＨＴＳインサート２１０、２２０の露呈されている端縁上にこのようなコーティングを蒸着することは、製造費の増加のために実用的ではない場合がある。しかしながら、充填剤２９０の厚い隅肉はワイヤ２００の側面上に蒸着することが可能であり、その結果充填剤は多層アセンブリの他の（非基板）層に十分に接着し、それが基板側面から深い層に裂けることのないほど十分な強度を有する。例えばＳｎ−Ｐｂ−Ａｇはんだ等の充填剤２９０として使用されているいくつかの材料は、室温から７７Ｋまで冷却されるときに大きく（最高３倍）強化し、総強度に対するそれらの貢献が重要な場合がある。

ＨＴＳインサート２１０、２２０を超えてスタビライザストリップ２５０、２７０の突き出た部分を調製することによって、隅肉を適切な厚さにすることができる。典型的な例としては、以下のワイヤが実例となることがある。つまり、幅４０ｍｍの導体は、すべてのバッファ及び超電導体の蒸着／反応のステップの完了後に、スパッタ蒸着を使用して厚さ０．００３ｍｍのＡｇ層で両面でコーティングされる。幅４０ｍｍの導体は、８個の幅４．１ｍｍのインサートにリール対リール様式で細長く切られる。各インサートは、いくらかＡｇを追加できるＳｎ−Ｐｂはんだを使用して、両側面上で０．０５×４．３ｍｍの銅１５５スタビライザストリップにリール対リール積層プロセスで積層される。結果として生じるワイヤは幅４．３ｍｍと４．４ｍｍで変化する。はんだ隅肉の幅は、平均約０．１５ｍｍから０．２ｍｍである。

ワイヤ２００は、図２Ｂに描かれているように製造されてよい。ＨＴＳワイヤインサートは、幅広い（例えば、幅約４ｃｍから１０ｃｍの）多層ストリップとして製造され、次に、ＨＴＳインサート２１０、２２０を形成するいくつかの狭い（例えば、幅４ｃｍのストリップから、幅約０．４ｃｍの約１０個のストリップ）ストリップに縦方向に細長く切られる。導電性スタビライザストリップ２５０、２７０は狭いＨＴＳストリップの幅よりも幅広くてよく、その結果スタビライザストリップは両側面でＨＴＳストリップの上に突き出ている。細長く切った後に、狭いＨＴＳインサートストリップ２１０、２２０を、充填剤２９０の浴の中でスタビライザストリップ２５０、２７０と接合することによりワイヤが形成される。多層ＨＴＳインサート２１０、２２０は、例えば、リールから充填剤浴の中に送り込まれてよい。スタビライザストリップ２５０、２７０は、材料の長さが積み重ねられた構成を形成するように、ＨＴＳインサート２１０、２２０のフィードインリールの上下に置かれたリールから送り出されてよい。充填剤は、同時にＨＴＳインサート２１０、２２０を取り囲み、導電性スタビライザストリップ２５０、２７０の中にそれらを積層する。金型２９５はインサート２１０、２２０とスタビライザストリップ２５０、２７０を１つの超電導ワイヤ２００の中に融合し、強固にする。ＨＴＳインサートを製造し、細長く切った後にスタビライザストリップをワイヤに積層することにより、スタビライザストリップをインサートよりも容易に幅広くすることができる。上に突き出す特徴は、充填剤２９０の厚く、機械的に堅牢な隅肉をワイヤの側面に設けるために、上部スタビライザストリップと下部スタビライザストリップ２５０、２７０の間でのはんだの毛細血管のウィッキングを促進する。

図３Ａは、前述されたのと同じであってよい２つの結合されたＨＴＳインサート３１０、３２０と、導電性外部構造とを含むＨＴＳアセンブリを含むワイヤ３００を有する本発明の別の実施形態を示す。導電性外部構造は、組み立てることのできる３壁トラフなどの、ＨＴＳアセンブリの３つの側面を覆う第１の構成要素３５０と、単一のパーツ、または複数の部品からなる単一のパーツ、及び導電性の非多孔性充填剤３９０とを含む。例えば、はんだ等の充填剤３９０は、前述されたように、インサート３１０、３２０を取り囲み、それらをともにその基板で結合する。充填剤３９０は、３面構成要素３５０とＨＴＳインサート３１０、３２０の間に、及びインサート間にも電気経路を設ける。充填剤３９０はインサート３１０、３２０を３面構成要素３５０の中に密封する。

３面構成要素３５０は、例えばアルミニウム、銅、銀、ニッケル、鉄、ステンレス綱、アルミニウム合金、銅合金、銀合金、ニッケル合金、ニッケルタングステン合金、または鉄合金等の金属等の可撓導電性材料から作られる。図２Ａのスタビライザストリップ２５０と２７０について前述されたように、３面構成要素の材料は、所望される応用例のためにワイヤに電気的安定性、熱的安定性、及び機械的安定性を与えるように選択される。３面構成要素の壁は、例えば、０．０００１ｍｍから０．５ｍｍの間の厚さを有することがあり、所望される応用例に応じてさらに厚くなる場合がある（例えば、０．０００１ｍｍから１ｍｍ）。３面構成要素３５０は、インサート３１０と３２０よりも広い幅と、ＨＴＳアセンブリの厚さよりも深い奥行きとを有する。これにより、充填剤３９０の十分に厚い層は、すべての面でアセンブリを実質的に取り囲み、ワイヤ３００を実質的に密封できる。ワイヤ３００は、前述されたように、幅広いストリップから細長く切ることができるＨＴＳインサーボ３１０、３２０を最初に提供することによって製造される。次に、はんだ等の充填剤３９０の浴の中では、インサート３１０、３２０が同時にともに結合され、充填剤３９０によって取り囲まれ、３面構成要素３５０の中に差し込まれ、３面構成要素の中に密封される。

図３Ｂは、前述されたのと同じであってよい、３面構成要素３５０‘の内部で密封される２つの結合されたＨＴＳインサート３１０’、３２０’の代替の配置を有するワイヤを示している。例えばはんだ等の導電性の非多孔性充填剤３９０’がインサート３１０’と３２０’を実質的に取り囲み、それらの基板でともにそれらを結合する。充填剤３９０’はＨＴＳインサート３１０’、３２０’への、及びＨＴＳインサート３１０’、３２０’の間に電気経路を提供する。充填剤３９０’はインサート３１０’、３２０’を、前述されたのと同じであってよい３面構成要素３５０’の中に密封する。このワイヤでは、３面構成要素３５０’は、アセンブリの厚さより幅広い幅と、アセンブリの幅より深い奥行きとを有する。これにより、充填剤３９０’の十分に厚い層が、すべての面でアセンブリを実質的に取り囲み、ワイヤ３００’を実質的に密封することができる。ワイヤ３００’は、図３Ａについて説明されたように製造されてよい。

図４Ａは、図３Ａと図３Ｂの３壁トラフに優る追加の機械的安定性を提供できる４壁構造４５０の内部で密封される、前述されたのと同じであってよい、ＨＴＳインサート４１０、４２０を有するワイヤ４００を示している。はんだ等の導電性の非多孔性充填剤４９０は、インサート４１０、４２０とを取り囲み、前述されたようにその基板でそれらをともに結合する。充填剤４９０はＨＴＳインサート４１０、４２０に、及びＨＴＳインサート４１０，４２０の間に電気経路を提供する。充填剤４９０は、インサート４１０、４２０を４壁構造４５０の中に差し込む。構造４５０の内寸は、結合されたＨＴＳインサート４１０と４２０の適切な寸法より大きい。これにより、はんだの十分に厚い層がすべての面でインサートを実質的に取り囲み、ワイヤ４００を実質的に密封することができる。ワイヤ４００は、前述されたように幅広いストリップから細長く切ることができるＨＴＳインサートを最初に提供することによって製造できる。構造４５０の壁の１つは、ＨＴＳインサート４１０と４２０を受け入れるための適当な空間を残すために開放されたままである。はんだ浴では、インサートは次に同時に構造４５０の中に差し込まれ、ともに結合され、はんだによって取り囲まれる。構造４５０の開放された壁は、次に機械的に折り畳まれ、インサートとはんだを封入する。はんだは、図で分かるように折った部分から隙間を充填する。

図４Ｂは、４壁構造４５０’の内部で密封される、前述されたものと同じであってよい、２つの結合されたＨＴＳインサート４１０’、４２０’の代替配置を有するワイヤ４００’を示している。はんだ等の導電性の非多孔性充填剤４９０’がインサート４１０’、４２０’とを取り囲み、前述されたように、それらの基板でそれらをともに結合する。充填剤４９０’は、ＨＴＳインサート４１０’、４２０’への及びＨＴＳインサート４１０’、４２０’への、及びＨＴＳインサート４１０’、４２０’の間に電気経路を提供する。充填剤３９０’は、インサート４１０’、４２０’を４壁構造４５０’の中に差し込む。構造４５０’の内部寸法は、結合されたＨＴＳインサート４１０’、４２０’の適切な寸法よりも大きい。これにより、はんだの十分に厚い層がすべての面でインサートを取り囲み、構造を密封できる。ワイヤ４００’は、図４Ａに説明されたように製造されてよい。

図５Ａ及び図５Ｂでさまざまな視点で示されている別の実施形態では、薄い導体箔がＨＴＳアセンブリの回りに巻き付けられている。断面図５Ａでは、接着剤５８０が、前述されたのと同じであってよい、ＨＴＳインサート５１０、５２０とをともに結合する。導体箔５９０は結合されたインサートの回りにしっかりと、且つ隣接して巻き付けられる。これにより、箔５９０はインサート５１０、５２０と良好な電気的接触となり、インサート間の電気通信のためのルートを提供する。図５Ｂで分かるように、インサート５１０’、５２０’の回りの箔５９０’のそれぞれの連続ラップが、前のラップと重なり、ワイヤの回りにシールを提供する。箔の厚さは、応用例に応じて、例えば０．０００１ｍｍから０．５ｍｍの間等、幅広い範囲で変えることができる。実質的に非多孔性封孔剤５７０が箔５９０の上部でコーティングされる。封孔剤５７０は、導電性材料である場合があり、その場合、封孔剤５７０と箔５９０はともに、ワイヤの外部からＨＴＳインサート５１０、５２０へ電気経路を提供する。別の実施形態では、封孔剤５７０が実質的には非多孔性非の導電性材料である場合があり、その場合、ワイヤ５００の外部は電気的に絶縁されている。この場合、ワイヤ５００の外部からＨＴＳインサート５１０、５２０への導電性の接続を行うために、封孔剤５７０は剥ぎ取られなければならない。これにより、ＨＴＳインサート５１０、５２０と電気的に接触している導体箔５９０へのアクセスが可能になる。ワイヤ５００は、前述されたようにＨＴＳインサート５１０、５２０を提供し、結合してから、結果として生じるアセンブリの回りに導体箔９０を機械的に巻き付けることによって製造できる。次に、ワイヤ５００は、ワイヤ５００を実質的に取り囲み密封する、例えばはんだ等の封孔剤５７０の浴を通される。

別の実施形態では、図６に示されているように、ワイヤ６００は、接着剤６８０を用いて結合され、前述されたのと同じであってよい２つのＨＴＳインサート６１０、６２０と、層６９０と、図２Ａに示されているもののような２テープ構造とを含む。層６９０は、６１０、６２０、６８０を実質的に取り囲み、６１０、６２０、６８０の間に電気的接触を提供する。層６９０は、例えば、アセンブリ６１０、６２０、６８０の上に蒸着される金属性のコーティングである。Ｃｕ、Ａｇ、Ｔｉ、ＴｉＮ及びＳｎは、アセンブリの上に蒸着できる金属の例である。代わりに、層６９０は、例えば導電性ポリマーのコーティングであり、ポリマーは、導電媒質を生じさせるために金属性の粉末または導電性の糊を含む。選ばれるコーティングが何であれ、導電性のスタビライザストリップ６５０、６６０は、図２に示されているワイヤについて説明されるように充填剤６７０を用いてアセンブリに積層されている。充填剤６７０は、図２について説明されているのと同じであってよい。スタビライザストリップ６７０、６６０は、充填剤６７０とともにワイヤに対して、層６９０によって提供されるものを超えて構造的完全性、熱的完全性、及び電気的完全性を提供する。ワイヤ６００は、その強度及び耐久性を強化する多くの特徴を含んでいるため、それは厳しい環境条件または過剰な機械的応力のある応用例に役立つ。コーティングされたアセンブリ６１０、６２０、６８０、６９０は、追加の安定性を必要とする応用例について、前述された実施形態のどれかで差し込むこともできる。

本発明の１つまたは複数の実施形態では、図７に描かれているように、ワイヤは、接着剤７８０で結合され、前述されたの同じであってよい２つのＨＴＳインサート７１０、７２０と導電性層７９０とを含む。層７９０は、ＨＴＳアセンブリ７１０、７２０、７８０を実質的に取り囲み、密封してよい。層７９０はＨＴＳインサート７１０、７２０の間で電気通信を提供する。層７９０は、蒸着されている金属コーティングである場合がある。金属は、電気メッキプロセスによって、金属粉焼結プロセスによって、あるいは無電解メッキプロセスによって蒸着できる。電気メッキ、粉末焼結、及び無電解メッキの方法は周知である。Ｃｕ、Ａｇ、Ｔｉ、ＴｉＮ及びＳｎはアセンブリ７１０、７２０、及び７８０の上に蒸着できる金属の例である。他の実施形態では、層７９０は導電性ポリマーまたは金属粉末を含むポリマーである。ポリマーコーティングは、金型または化学雑巾をインラインで用いて、ポリマー層厚さを制御するためにリール対リール浸漬被覆硬化プロセスを通して塗布できる。さらに他の種類の導電性材料が層７９０に使用できる。これらの材料は、ＨＴＳインサート７１０、７２０の間、及び／またはＨＴＳインサート７１０、７２０と外部導電性接点の間に優れた電気的接触を提供する特性を有する。これらの材料は、実質的に非多孔性で、結果として生じるワイヤ７００を実質的に取り囲み、密封するほど十分な暑さをもって蒸着できる。

前述された実施形態は、それらの基板によってともに結合され、さまざまな種類の他の構造の内部に挿入されるＨＴＳインサートを含むワイヤであるが、他のＨＴＳアセンブリは説明されているワイヤのどれかで使用するために熟考できる。例えば、１つまたは複数の実施形態では、図７のコーティングされたワイヤ７００はそれ自体、説明された外部導電性構造の１つまたは複数の中に差し込むことができる。

複数のＨＴＳインサートと関連して使用される、本書に説明されている新規の湿潤層は、導電性外部構造を有する単一のＨＴＳインサートを作成するために使用することもできる。１つまたは複数の実施形態では、単一のＨＴＳアセンブリは、前述された外部構造の１つまたは複数の中に挿入できる。図８を参照すると、ワイヤ８００は、前述されたのと同じであってよいＨＴＳインサート８１０を含んでいる。ワイヤ８００は、外部構造８９０が図２から図７に描かれている実施形態のどれかの外部導電性構造を表す場合に、外部構造８９０も含んでいる。ＨＴＳインサート８１０は、図１に示されている構成のインサート１１０と同じ構成要素と特性を有してよい、基板８６０と、緩衝層８５０と、ＨＴＳ層８４０と、キャップ層８３０とを含む。インサート８１０は、基板８６０に付着されている湿潤層８７０も有する。この場合、湿潤層８７０は、それにより基板８６０と外部構造８９０の間に優れた接着が可能になるように選択される。外部構造８９０はＨＴＳ層８４０と電気的に接触している。したがって、電流源を外部構造８９０に接触させるだけで、電流はＨＴＳ層の中に流れ込む。外部構造８９０はＨＴＳインサート８１０を実質的に取り囲み、密封する。

説明されたワイヤは、基板と、１つまたは複数の緩衝層（複数の場合がある）、希土類酸化物超電導体と、キャップ層とを有するＨＴＳインサートとアセンブリを含んでいるが、ワイヤはこれらの特定の種類の超電導体のインサートまたはアセンブリを使用することに制限されない。任意の種類のＨＴＳアセンブリは、それがＨＴＳ層を含んでいる場合には使用できる。例えば、（ワイヤ軸に垂直な）横糸に低導電率を、（ワイヤ軸に沿った）縦糸に高導電率を有するメッシュ型のスタビライザが、導電性のスタビライザストリップの代わりに使用できる。この種のスタビライザには、交流電流応用例において渦電流損を削減する利点がある。適切なメッシュ型スタビライザの詳細は、参照することによりその全体としてここに組み込まれる、「フィラメント状の被覆超導電体のためのメッシュ型スタビライザ（Ｍｅｓｈ−Ｔｙｐｅ Ｓｔａｂｉｌｉｚｅｒ ｆｏｒ Ｆｉｌａｍｅｎｔａｒｙ Ｃｏａｔｅｄ Ｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ）」と題される、共同所有されている米国特許出願Ｕ．Ｓ．Ｓ．Ｎ．第６０／６６７，００１号の中に見つけることができる。

図９は、本発明の多様な実施形態によるＨＴＳワイヤを製造するために使用される例示的なプロセスの流れ図である。第１のステーション９１０では、ワイヤ基板が、二軸のテクスチャを得るために処理される。好ましくは、基板表面は相対的に明確な結晶方位を有する。例えば、表面は二軸テクスチャ加工表面（例えば、（１１３）［２１１］面）または立方体テクスチャ加工表面（例えば、（１００）［０１１］面または（１００）［００１］面）である場合がある。好ましくは、表面のＸ線回折極図のピークは、約２０°未満（例えば約１５°未満、約１０°未満、または約５°から約１０°）のＦＷＨＭを有する。

例えば、圧延及び焼きなましによって表面を作成できる。また、表面は、例えばランダムに配向した多結晶または無定形表面に二軸テクスチャ表面を形成するために、イオンビーム支援蒸着、傾斜基板蒸着、及び公知の他の真空技法等の真空プロセスを使用して作成することもできる。特定の実施形態（例えば、イオンビーム支援蒸着が使用されるとき）では、基板の表面はテクスチャ加工される必要はない（表面は、ランダムに配向した多結晶である場合がある、あるいは表面が無定形である場合がある）。

基板は、緩衝層スタック及び／または超電導体材料を支えることができる、及び最終的なワイヤに必要とされる機械特性を提供できる任意の材料から形成されることがある。基板として使用できる基板材料の例は、例えばニッケル、銀、銅、亜鉛、アルミニウム、イオン、クロミウム、バナジウム、パラジウム、モリブデン及び／またはそれらの合金等の金属及び／または合金を含む。いくつかの実施形態では、基板は超合金から形成できる。特定の実施形態では、基板は相対的に大きな表面積（例えば、ワイヤまたはウェハ）を有するオブジェクトという形を取ることがある。これらの実施形態では、基板は好ましくは相対的に可撓性材料から形成される。

これらの実施形態のいくつかでは、基板は、以下の金属、つまり銅、ニッケル、クロミウム、バナジウム、アルミニウム、銀、鉄、パラジウム、モリブデン、タングステン、金及び亜鉛の内の２つを含む二元合金である。例えば、二元合金はニッケルとクロミウム（例えば、ニッケルと多くても２０原子パーセントのクロミウム、ニッケルと約１５から約１８原子パーセントのクロミウム、またはニッケルと約１０から約１５原子パーセント）から形成できる。別の例として、二元合金は、ニッケルと銅（例えば、銅と、約５から約４５原子パーセントのニッケル、銅と約１０から約４０原子パーセントのニッケル、あるいは銅と約２５から約３５原子パーセントのニッケル）から形成されることがある。追加の例として、二元合金は特定のニッケルとタングステン（例えば、約１原子パーセントのタングステンから約２０原子パーセントのタングステン、約２原子パーセントのタングステンから約１０原子パーセントのタングステン、約３原子パーセントのタングステンから約７原子パーセントのタングステン、約５原子パーセントのタングステン）を含む場合がある。二元合金は、さらに相対的に少量の不純物（例えば、約０．１原子パーセント未満の不純物、約０．０１原子パーセント未満の不純物、あるいは約０．００５原子パーセント未満の不純物）を含むことがある。Ｎｉ−５ｗｔ・％ｗが基板にとって好ましい材料である。

これらの内の特定の実施形態では、基板は（例えば、三元合金または四元合金等）３つ以上の金属を含む。これらの実施形態の内のいくつかでは、以下の金属、つまり銅、ニッケル、クロミウム、タングステン、バナジウム、アルミニウム、銀、鉄、パラジウム、モリブデン、金及び亜鉛の内の２つだけではなく、１つまたは複数の酸化物形成体（例えば、Ａ１が好適な酸化物形成体である、Ｍｇ、Ａｌ、Ｍｏ、Ｖ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｙ、Ｓｉ、Ｐｒ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｌｕ、Ｔｈ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｂｅ、Ｃｅ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｙｂ及び／またはＬａ）を含むことがある。これらの内の特定の実施形態では、合金は以下の金属、つまり銅、ニッケル、クロミウム、タングステン、バナジウム、アルミニウム、銀、鉄、パラジウム、モリブデン、金及び亜鉛の内の２つを含む前述された酸化物形成体のどれかを実質的には欠いていることがある。

合金が酸化物形成体を含む実施形態では、合金は少なくとも約０．５原子パーセントの酸化物形成体（例えば、少なくとも約１原子パーセントの酸化物形成体、または少なくとも約２原子パーセントの酸化物形成体）と、多くても約２５原子パーセントの酸化物形成体（例えば、多くても約１０原子パーセントの酸化物形成体、または多くても約４原子パーセントの酸化物形成体）を含むことがある。例えば、合金は、残りが銅である、酸化物形成体（例えば、少なくとも約０．５のアルミニウム）、約２５原子パーセントから約５５原子パーセントのニッケル（例えば、約３５原子パーセントから約５５原子パーセントのニッケル、または約４０原子パーセントから約５５原子パーセントのニッケル）を含むことがある。別の例としては、合金は、残りがニッケルである、酸化物形成体（例えば、少なくとも約０．５原子アルミニウム）、約５原子パーセントから約２０原子パーセントのクロミウム（例えば、約１０原子パーセントから約１８原子パーセントのクロミウム、または約１０原子パーセントから約１５原子パーセントのクロミウム）を含むことがある。合金は、相対的に少量の追加金属（例えば、約０．１原子パーセント未満の追加金属、約０．０１原子パーセント未満の追加金属、または約０．００５原子パーセント未満の追加金属）を含むことがある。

合金から形成される基板は、例えば、粉末状の成分を結合し、溶解し、冷却することによって、あるいは例えば固体状態の粉末成分をともに拡散することによって生成できる。次に、合金はテクスチャ加工された表面（例えば、二軸テクスチャ加工、あるいは立方体テクスチャ加工）を形成するために変形テクスチャ加工（例えば、焼きなましと圧延、スエージング、押し出し、及び／または延伸）によって形成できる。代わりに、合金の成分は、ゼリーロール構成で積み重ねてから、変形テクスチャ加工を加えることができる。いくつかの実施形態では、相対的に低い熱膨張係数の物質（例えば、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｖ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｐｄ、Ｓｂ、ＮｂＴｉ、ＮｉＡｌまたはＮｉ₃Ａｌ等の金属間化合物、またはその混合物）が、ロッドに形成され、変形テクスチャ加工の前に合金の中に埋め込まれる。

いくつかの実施形態では、表面での安定した酸化物形成が、第１のエピタキシャル（例えば、緩衝）層が、基板の表面に配置される中間層を使用して二軸テクスチャ加工された合金面上に形成されるまで削減できる。中間層は、ＰＯ₂によって確立される状態、及びエピタキシャル緩衝層膜の初期成長に必要とされる温度にさらされるときに表面酸化物を形成しないそれらのエピタキシャル金属または合金の層を含む。加えて、緩衝層は、基板要素（複数の場合がある）が中間層の表面に移動し、エピタキシャル層の初期成長中に酸化物を形成することがないようにするための障壁としての機能を果たす。このような中間層がない場合、基板の１つまたは複数の要素は、例えばこの酸化物層におけるテクスチャの欠如に起因して、エピタキシャル層の蒸着を大幅に妨げるであろう、基板表面で熱力学的に安定した酸化物（複数の場合がある）を形成すると予想されるであろう。

例示的な中間金属層は、ニッケル、金、銀、パラジウム、及びその合金を含む。追加の金属または合金はニッケル及び／または銅の合金を含んでよい。中間層に蒸着されるエピタキシャル膜または層は、金属酸化物、カルコゲニド、ハロゲン化合物、及び窒化物を含むことがある。いくつかの実施形態では、中間金属層は、エピタキシャル膜蒸着条件下で酸化しない。

蒸着された中間層が、初期緩衝層構造の核生成と成長によりエピタキシャル層を確立する前に、基板の中に完全に組み込まれない、あるいは基板の中に完全に拡散しないことに注意を要する。つまり、基板合金内での拡散定数等の適切な属性のために金属（または合金）、実際的なエピタキシャル緩衝層の成長条件下での酸化に対する熱力学的安定性、及びエピタキシャル層との格子整合とを選択した後、蒸着金属層の厚さが、エピタキシャル層蒸着条件、特に温度に適応されなければならない。

中間金属層の蒸着は、蒸発またはスパッタリング等の真空プロセスによって、あるいは（電極を使用するまたは使用しない）電気メッキ等の電解加工手段によって行うことができる。これらの蒸着された中間金属層は、（蒸着中の基板温度に応じて）蒸着後にエピタキシャルになってよい、またはエピタキシャルにならに可能性があるが、エピタキシャル方位はその後、蒸着後熱処理の間に取得できる。

特定の実施形態では、硫黄は基板または中間層の表面に形成できる。硫黄は、例えば中間層を、硫黄のソース（例えば、Ｈ₂Ｓ、タンタル箔または銀箔）及び水素（例えば、水素、または５％の水素／アルゴンガス混合物等の水素と不活性ガスの混合物）を含むガス環境に一時期（例えば、約１０秒から約１時間、約１分から約３０分、約５分から約１５分）露呈することによって形成できる。これは昇温で（例えば、約４５０℃から約１１００℃、約６００℃から約９００℃、８５０℃の温度で）実行できる。水素（または水素／不活性ガスの混合物）の圧力は相対的に低い（例えば、約１トル未満、約１×１０^-3トル未満、約１×１０^-6トル未満）、あるいは相対的に高い（例えば、約１トルより高い、約１００トルより高い、約７６０トルより高い）であることがある。

理論によって縛られることを希望しない場合、テクスチャ加工された基板表面をこれらの条件下で硫黄のソースに露呈すると、テクスチャ加工された表面上に上部構造（例えば、ａｃ（２×２）上部構造）の形成を生じさせることがあると考えられる。上部構造は、中間層の表面を安定化させる（例えば、化学的に及び／または物理的に安定化させる）上で有効であるとさらに考えられる。

硫黄上部構造を形成する１つの手法が説明されてきたが、このような上部構造を形成する他の方法も使用できる。例えば、硫黄上部構造（例えば、Ｓ ｃ（２×２））は、適切なガス環境における適切な温度まで加熱することにより中間層の表面に適切な有機溶液を塗布することによって形成できる。さらに、硫黄上部構造を中間層の表面に形成することが説明されてきたが、他の上部構造も表面を安定化させる（例えば、化学的に及び／または物理的に安定化させる）上で有効であってよいと考えられる。例えば、表面に配置される酸素上部構造、窒素上部構造、炭素上部構造、カリウム上部構造、セシウム上部構造、リチウム上部構造、またはセレニウム上部構造が、表面の安定性を強化する上で有効であってよいと考えられる。

第２の処理ステーション９２０では、緩衝層が、テクスチャ加工された金属面でのエピタキシャル成長によって、テクスチャ加工された基板上に形成される。代わりに、緩衝層が、イオンビーム支援蒸着（ＩＢＡＤ）を使用して多結晶の無作為にテクスチャ加工された金属面に形成できる。この技法では、イオンビーム（例えばアルゴンイオンビーム）が、蒸発した緩衝層材料が蒸着される基板の円滑な無定形表面に向けられる間に、緩衝層材料は、例えば電子ビーム蒸発、スパッタリング蒸着、またはパルス化レーザ蒸着を使用して蒸発する。

例えば、緩衝層は、緩衝層材料が、面内または面外両方の以後の位置合わせ（例えば、約１３°未満）のある表面を有するように、岩塩状の構造（例えば、ＭｇＯを含む酸化物、または窒化物等の岩塩構造を有する材料）を有する緩衝層材料を蒸発させることによって、基板の円滑な無定形表面（例えば、約１００オングストローム未満の二乗平均平方根粗さを有する表面）の上にイオンビーム支援蒸着によって形成できる。

緩衝層材料の蒸着中に使用される条件は、例えば、約０℃から約７５０℃の基板温度（例えば、約０℃から約４００℃、ほぼ室温から約７５０℃、ほぼ室温から約４００℃）、毎秒約１．０オングストロームから毎秒約４．４オングストロームの蒸着速度、約２００ｅＶから約１２００ｅＶのイオンエネルギー、及び／または１平方センチメートル当たり約１１０マイクロアンペアから１平方センチメートルあたり約１２０マイクロアンペアのイオンフラックスを含むことがある。

いくつかの実施形態では、ＩＢＡＤを使用するとき、基板は、別の材料（例えば、Ｓｉ₃Ｎ₄）から形成される滑らかな無定形表面のある、多結晶の無定形基部構造（例えば、ニッケル合金等の金属合金）を有する材料から形成される。

特定の実施形態では、複数の緩衝層は、元のＩＢＡＤ表面上でエピタキシャル成長によって蒸着できる。各緩衝層は、面内と面外の両方で以後の位置合わせ（例えば、約１３°未満）を有することがある。

緩衝材料は、例えば、Ｓ．Ｓ．Ｓｈｏｕｐら、アメリカセラミックス協会ジャーナル（Ｊ．Ａｍ．Ｃｅｒ．Ｓｏｃ．）、第８１巻、３０１９号、Ｄ．Ｂｅａｃｈら、材料研究学会シンポジウム会議記録（Ｍａｔ．Ｒｅｓ．Ｓｏｃ．Ｓｙｍｐ．Ｐｒｏｃ．）、第４９５巻、２６３（１９８８年）、Ｍ．Ｐａｒａｎｔｈａｍａｎら、超電導体学会技術（Ｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈ．）、第１２巻、３１９（１９９９年）、Ｄ．Ｊ．Ｌｅｅら、日本応用物理学ジャーナル（Ｊａｐａｎｅｓｅ Ｊ．Ａｐｐ．Ｐｈｙｓ．）、第３８巻Ｌ１７８（１９９９年）、及びＭ．Ｗ．Ｒｕｐｉｃｈら、応用超電導体に関するＩＥＥＥ会議記録（Ｉ．Ｅ．Ｅ．Ｅ．Ｔｒａｎｓ．ｏｎ Ａｐｐｌ．Ｓｕｐｅｒｃｏｎ．）第９巻、１５２７に開示されるような有機金属蒸着を含む溶液相技法を使用して作成できる。特定の実施形態では、溶液コーティングプロセスが、テクスチャ加工された基板上での酸化物質のどれかの１つまたは組み合わせのエピタキシャル蒸着に使用できる。しかしながら、それらはテクスチャ加工された金属面での初期（シード）層の蒸着のために特に適用可能である。シード層の役割は、１）基板を基準にして酸化性雰囲気中で実施されるときに次の酸化物層の蒸着中の酸化からの基板の保護（例えば、酸化物ターゲットからのイットリア安定化ジルコニアのマグネトロンスパッタ蒸着）、２）以後の酸化物層の成長のためのエピタキシャルテンプレートを提供することである。これらの要件を満たすために、シード層は、金属基板の表面全体でエピタキシャルに成長し、以後のエピタキシャル酸化物層の蒸着と干渉する可能性のあるあらゆる汚染因子を含んではならない。

下にある基板層の湿潤を促進するために、酸化物緩衝層の形成が実施できる。さらに、特定の実施形態では、金属酸化物層の形成は、金属アルコキシド前駆体（例えば、「ソル−ゲル前駆体」）を使用して実施できる。

いったん、緩衝層を含むテクスチャ加工された基板が作成されると、前駆体溶液は、前述されたように蒸着ステーション２３０で蒸着される。随意的に、前駆体はパターン化できる。例えば、レーザアブレーションまたはイオン衝撃が超電導層をパターン化するために使用されるときに、追加の装置がパターン化操作を達成するように要求されてよい。滴状パターン化蒸着が使用される場合には、インクジェットプリンタ蒸着装置の付いた単一のステーションは、酸化物前駆体溶液の蒸着とパターン化の両方を達成できる。

通常は、溶液化学が、フッ化バリウム及び／または他の超電導体前駆体を調製するために使用され、溶液（例えば、酢酸イットリウム、酢酸銅、酢酸バリウム及び／またはバリウムのフッ素化された酢酸塩等の金属塩を含有する溶液）は、表面に（例えば、１つまたは複数の緩衝層がその上に配置される合金層を有する基板等の基板の表面に）配置される。溶液は、標準的な手法（例えば、スピンコーティング、浸漬被覆、スロットコーティング）を使用して表面上に配置できる。溶液は、溶液中に存在する有機化合物の少なくともいくつかを取り除くために乾燥され（例えば、ほぼ室温で、または穏やかに加熱して乾燥され）、結果として生じる材料は、フッ化バリウム及び／または他の適切な材料（例えば、ＣｕＯ及び／またはＹ₂Ｏ₃）を形成するために酸素と水を含有するガス環境で炉内で反応される（例えば分解される）。いくつかの実施形態では、前記に留意された反応装置は、これらのステップのどれかまたはすべてで使用できる。

金属塩溶液は、結果として生じる超電導体層で所望される適切な割合で金属ソースを使用して調製される。したがって、例えば、ＹＢＣＯで使用される化学量論的割合を超える追加量の銅塩が過剰な銅を有する高いＩｃ（ａｂ）超電導体層を調製するために使用される前駆体溶液中に含まれる。同様に、前駆体溶液は、最終的な超電導体組成を修正するために使用される可溶性金属化合物と不溶性金属化合物を含む添加成分を含んでよい。このような添加物は、例えば、イットリウム、ネオジム、サマリウム、ユウロピウム、ガドリニウム、テルビウム、ジスプロシウム、ホルミウム、エルビウム、ツリウム、イッテルビウム、及びルテチウム等の金属化合物の可溶性化合物と、カルシウム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、ジルコニウム、セリウム、銀、アルミニウム、及びマグネシウム等の、前駆体溶液中に含有される溶媒を分解できるアルカリ土類金属金属化合物を含むことがある。添加構成要素は、前駆体溶液中に含まれる可溶性化合物の化学量論超過分を含んでもよい。例えば、可溶性のイットリウム塩または可溶性の銅塩は、ＹＢＣＯを形成するために必要とされる溶液を超える前駆体溶液中に含まれてよい。不溶性の添加構成要素も、前駆体溶液に追加できる。

使用できる金属塩溶液の例は、以下のようなものである。

いくつかの実施形態では、金属塩溶液は相対的に少量の遊離酸を有することがある。水溶液中、これは相対的に中性のｐＨ（強力に酸性でもなければ、強力に塩基性でもない）の金属塩溶液に相当することがある。金属塩溶液は、超電導体層が形成される、下にある層として使用できる多岐に渡る材料を使用して多層超電導体を調製するために使用できる。

金属塩溶液の総遊離酸濃度は、約１ｘ１０^-3モル濃度未満（例えば、約１ｘ１０^-5モル濃度または約１ｘ１０^-7モル濃度未満）となる場合がある。金属塩溶液に含有できる遊離酸の例は、トリフルオロ酢酸、酢酸、硝酸、硫酸、ヨウ化物の酸、臭化物の酸、及び硫酸塩の酸を含む。

金属塩溶液が水を含有するとき、前駆体組成は、少なくとも約３（例えば、少なくとも約５または約７）のｐＨを有することがある。

いくつかの実施形態では、金属塩溶液は相対的に低い含水量（例えば、約５０容量パーセント未満の水、約３５容量パーセント未満の水、約２５容量パーセント未満の水）を有することがある。

金属塩溶液がトリフルオロ酢酸塩イオンとアルカリ土類金属カチオン（例えばバリウム）を含有する実施形態では、トリフルオロ酢酸塩イオンの総量は、金属塩溶液中に含まれるアルカリ土類金属（例えば、バリウムイオン）に対する金属塩溶液中に含まれるフッ素のモル比が、少なくとも約２：１（約２：１から約１８．５：１または約２：１から約１０：１）となるように選択できる。

一般的には、金属塩溶液は、第１の金属（例えば銅）、第２の金属（例えばアルカリ土類金属）、及び希土類金属の可溶性化合物を、１つまたは複数の所望される溶媒及び随意的に水と結合することによって調製できる。本書に使用されるように、第１の金属、第２の金属、及び希土類金属の「可溶性化合物」は、金属塩溶液中に含まれる溶媒（複数の場合がある）の中で溶解できるこれらの金属の化合物を指す。このような化合物は、例えば、これらの金属の塩（例えば、硝酸塩、酢酸塩、アルコキシド、ヨウ化物、硫酸塩、及びトリフルオロ酢酸塩）、酸化物、及び水酸化物を含む。

特定の実施形態では、金属塩溶液は、当業者に公知の方法を使用して、結合、反応されるＢａ（Ｏ₂ＣＣＨ₃）₂、Ｙ（Ｏ₂ＣＣＨ₃）₃、及びＣｕ（Ｏ₂ＣＣＨ₃）₂の粉末から調製される金属トリフルオロ酢酸塩を含む有機溶液から形成できる。例えば、金属トリフルオロ酢酸塩粉末は、銅含有量に基づいて実質的に０．９４Ｍの溶液を生じさせるために、メチルアルコール中２：１：３の比率で結合できる。

特定の実施形態では、金属塩溶液はルイス塩基を含むことがある。希土類金属は、イットリウム、ランタン、ユウロピウム、ガドリニウム、テルビウム、ジスプロシウム、ホルミウム、エルビウム、ツリウム、イッテルビウム、セリウム、プラセオジム、ネオジム、プロメチウム、サマリウム、またはルテチウムである場合がある。一般的には、希土類金属塩は、金属塩溶液中に含有される溶媒（複数の場合がある）の中で可溶性であり、中間物（例えば、金属オキシハロゲン化中間体）を形成するために処理されているときに、希土類酸化物（複数の場合がある）（例えばＹ₂Ｏ₃）を形成する希土類金属塩である場合がある。このような塩は、例えば、公式Ｍ（Ｏ₂Ｃ−（ＣＨ₂）_n−ＣＸＸ´Ｘ´´）（Ｏ₂Ｃ−（ＣＨ₂）ｍ−ＣＸ´´´Ｘ´´´´Ｘ´´´´´）（Ｏ₂Ｃ−（ＣＨ₂）_p−ＣＸ´´´´´´Ｘ´´´´´´´Ｘ´´´´´´´´）またはＭ（ＯＲ）₃を有することがある。Ｍは希土類金属である。ｎ、ｍ及びｐはそれぞれ少なくとも１であるが、塩を溶媒（複数の場合がある）中で不溶性にする数未満である（例えば１から１０）。Ｘ、Ｘ´、Ｘ´´、Ｘ´´´、Ｘ´´´´、Ｘ´´´´´、Ｘ´´´´´´、Ｘ´´´´´´´、Ｘ´´´´´´´´は、Ｈ、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、またはＩである。Ｒは、ハロゲン化できる（例えば、ＣＨ₂ＣＦ₃）またはハロゲン化できない炭素含有基である。このような塩の例は、ハロゲン化されていないカルボン酸塩、ハロゲン化された酢酸塩（例えば、トリフルオロ酢酸塩、トリクロロ酢酸塩、トリブロモ酢酸円、ハロゲン化されたアルコキシド、及びハロゲン化されていないアルコキシドを含む。このようなハロゲン化されていないカルボン酸塩の例は、ハロゲン化されていない酢酸塩（例えば、Ｍ（Ｏ₂Ｃ−ＣＨ₃）₃）を含む。アルカリ希土類金属は、バリウム、ストロンチウム、またはカルシウムである場合がある。一般的には、アルカリ希土類塩は金属塩溶液中に含有されている溶媒（複数のバイアがある）で可溶性であり、中間体（例えば、金属ｏｘｙｈａｌｉｄｅ中間体）を形成するために処理されるときに、アルカリ土類酸化物（複数の場合がある）（例えば、ＢａＯ）を形成する前に、アルカリ性土壌ハロゲン化物（複数の場合がある）化合物（例えば、ＢａＦ₂、ＢａＣ_l2、ＢａＢｒ₂、ＢａＩ₂）を形成する任意のアルカリ土類金属塩である場合がある。このような塩は、例えば、式Ｍ´（Ｏ₂Ｃ−（ＣＨ₂）_N−ＣＸＸ´Ｘ´´）（Ｏ₂Ｃ−（ＣＨ₂）ｍ−ＣＸ´´´Ｘ´´´´Ｘ´´´´´）またはＭ´（ＯＲ）₂を有することがある。Ｍ´はアルカリ土類金属である。ｎとｍはそれぞれ少なくとも１であるが、塩を溶媒（複数の場合がある）の中で不溶性にする数未満である（例えば１から１０）。Ｘ、Ｘ´、Ｘ´´、Ｘ´´´、Ｘ´´´´、及びＸ´´´´´のそれぞれは、Ｈ、Ｆ、Ｃｌ、ＢまたはＩである。Ｒは、ハロゲン化されたまたはハロゲン化されていない炭素含有基である場合がる。このような塩の例は、ハロゲン化された酢酸塩（例えば、トリフルオロ酢酸塩、トリクロロ酢酸塩、トリヨード酢酸塩を含む。一般的には、遷移金属は銅である。遷移金属塩は、金属塩溶液中に含有される溶媒（複数の場合がある）の中で可溶性でなければならない。好ましくは、前駆体の中間体（例えば金属ｏｘｙｈａｌｉｄｅ）への変換中、最小の架橋が、離散遷移金属分子（例えば、銅分子）間で発生する。このような遷移金属塩は、例えば、式Ｍ´´（ＣＸＸ´Ｘ´´−ＣＩ（ＣＨ）_aＣＯ−ＣＸ´´´Ｘ´´´´Ｘ´´´´´）（ＣＸ´´´´´´Ｘ´´´´´´´Ｘ´´´´´´´´−ＣＯ（ＣＨ）_bＣＯ ＣＸ´´´´´´´´´Ｘ´´´´´´´´´´Ｘ´´´´´´´´´´´Ｘ´´´´´´´´´´´´）、Ｍ´´（Ｏ₂Ｃ−（Ｃｈ₂）_n−ＣＸＸ´Ｘ´´）（Ｏ₂Ｃ−（ＣＨ₂）_M−ＣＸ´´´Ｘ´´´´Ｘ´´´´´）またはＭ´´（ＯＲ）₂を有する場合がある。Ｍ“は遷移金属である。ａとｂはそれぞれ少なくとも１であるが、塩を溶媒（複数の場合がある）の中で不溶性にする数未満である（例えば１から５）。一般的には、ｎとｍはそれぞれ少なくとも１であるが、塩を溶媒（複数の場合がある）の中で不溶性にする数未満である（例えば１から１０）。Ｘ、Ｘ´、Ｘ´´、Ｘ´´´、Ｘ´´´´、Ｘ´´´´´、Ｘ´´´´´´、Ｘ´´´´´´´、Ｘ´´´´´´´´、Ｘ´´´´´´´´´、Ｘ´´´´´´´´´´、Ｘ´´´´´´´´´´´は、Ｈ、Ｆ、Ｃｌ、ＢｒまたはＩである。Ｒは、ハロゲン化できる（例えばＣＨ₂ＣＦ₃）またはハロゲン化できない炭素含有基である。これらの塩は、例えば、ハロゲン化されていない酢酸塩（例えば、Ｍ”（Ｏ₂Ｃ−ＣＨ₃）₂）、ハロゲン化されている酢酸塩、ハロゲン化されているアルコキシド、及びハロゲン化されていないアルコキシドを含む。このような塩の例は、銅トリクロロ酢酸塩、銅トリブロモ酢酸塩、銅トリヨード酢酸塩、Ｃｕ（ＣＨ₃ＣＯＣＨＣＯＣＦ₃）₂、Ｃｕ（ＯＯＣＣ₇Ｈ₁₅）₂、Ｃｕ（ＣＦ₃ＣＯＣＨＣＯＦ₃）₂、Ｃｕ（ＣＨ₃ＣＯＣＨＣＯＣＨ₃）₂、Ｃｕ（ＣＨ₃ＣＨ₂ＣＯ₂ＣＨＣＯＣＨ₃）₂、ＣｕＯ（Ｃ₅Ｈ₆Ｎ）₂、及びＣｕ₃Ｏ₃Ｂａ₂（Ｏ−ＣＨ₂ＣＦ₃）₄を含む。特定の実施形態では、遷移金属塩は、遷移金属（例えば、遷移金属のハロゲン化されていないプロピオン酸塩）等のカルボン酸塩（例えば、ハロゲン化されていないカルボン酸塩塩）である。遷移金属のハロゲン化されていないプロピオン酸塩の例は、Ｃｕ（Ｏ₂ＣＣ₂Ｈ₅）₂である。いくつかの実施形態では、遷移金属塩は、硫酸銅、硝酸銅、ヨウ化銅、及び／または銅オキシレート等の単純な塩である。いくつかの実施携帯では、ｎおよび／またはｍは、値ゼロを有することがある。特定の実施形態では、ａ及び／またはｂは、値ゼロを有することがある。ルイス基の例示的且つ非制限的リストは、例えばアンモニアとアミン等の窒素含有化合物を含む。アミンの例はＣＨ₃ＣＮ、Ｃ₅Ｈ₅Ｎ及びＲ₁Ｒ₂Ｒ₃Ｎを含む。Ｒ₁Ｒ₂Ｒ₃のそれぞれは独立してＨ、アルキル基（例えば、直鎖アルキル基、分岐アルキル基、脂肪族アルキル基、非脂肪族アルキル基及び／または置換アルキル基）等である。理論によって縛られることを臨まない場合、ルイス基の金属塩溶液中の存在が、中間体形成の間の銅の架橋を削減できると考えられる。これは、ルイス基が銅イオンと調整する（たとえば選択的な調整）ことができ、それにより銅の架橋する能力を削減できるために達成されると考えられる。

通常は、金属塩溶液は、スピンコーティング、浸漬被覆、ウェブコーティング、スロットコーティング、グラビアコーティング、または当業者に公知の他の技法によって表面（例えば緩衝層表面）に塗布され、その後加熱される。

以後のステーション９４０で、前駆体構成要素が分解される。少なくとも１つのフッ化物を含有する塩を含む前駆体構成要素のケースでは、加熱ステップの第１のステップは有機金属分子を、所望される超電導体材料の１つまたは複数のオキシフルオライド中間体に分解するために実行される。

通常は、このステップの初期温度はほぼ室温であり、最終的な温度は約１９０℃から約２１０℃、好ましくは約２００℃までの温度である。好ましくは、このステップは、少なくとも毎分約５度の温度傾斜、さらに好ましくは少なくとも毎分１０℃の温度傾斜、及び最も好ましくは少なくとも毎分約１５°での温度傾斜を使用して実行される。このステップの間、名目ガス環境における水蒸気の部分的な圧力は、好ましくは約５トルから約５０トルで、さらに好ましくは約５トルから約３０トルで、及び最も好ましくは約２０トルから約３０トルで維持される。名目ガス環境内の酸素の部分的な圧力は約０．１から約７６０トルで、好ましくは約７３０トルから７４０トルで維持される。

次に、加熱は、毎分約０．０５℃から毎分約５℃（例えば、毎分約０．５度から毎分約１度）の温度傾斜を使用して約２００℃から約２９０℃の温度まで継続される。好ましくは、この加熱ステップの間のガス環境は、サンプルが初期温度から、約１９０℃から約２１５℃に加熱されるときに使用される名目ガス環境と実質的に同じである。

加熱は、オキシフルオライド中間体を形成するために、約６５０℃まで、またはさらに好ましくは約４００℃の温度までさらに継続される。このステップは、好ましくは少なくとも毎分約２℃、さらに好ましくは少なくとも毎分約３℃、及び最も好ましくは少なくとも毎分約５℃の温度傾斜を使用して実行される。好ましくは、この加熱ステップの間のガス環境は、サンプルが初期温度からに、約１９０℃から約２１５℃に加熱されるときに使用される名目ガス環境と実質的に同じである。

代替実施形態では、フッ化バリウムは、約５０トル水蒸気までの約５トルからの水蒸気圧力で初期温度（例えば室温）から約１９０℃から約２１５℃（例えば約２１０℃）の温度（例えば、約５トルから約３０トル水蒸気まで、または約１０トルから約２５トル水蒸気）まで乾燥した溶液を加熱することによって形成される。酸素の名目部分圧力は、例えば約０．１トルから約７６０トルとなる場合がある。これらの実施形態では、次に加熱は、約５トルから約５０トルの水蒸気の水蒸気圧力で約２２０℃から約２９０℃の温度まで続行される（例えば、約５トルから約３０トル水蒸気、または約１０トルから約２５トル水蒸気まで）。酸素の名目部分圧力は、例えば約０．１トルから約７６０トルである場合がある。この後には、フッ化バリウムを形成するために、約５トルから約５０トルの水蒸気圧力（例えば、約５トルから約３０トル水蒸気、または約１０とるから約２５トル水蒸気）で、少なくとも毎分約２℃（例えば、少なくとも毎分３℃、または少なくとも毎分約５℃で）の速度で約４００℃まで加熱することが続く。酸素の名目部分圧力は、例えば約０．１トルから約７６０トルである場合がある。

特定の実施形態では、フッ化バリウムを形成するために、乾燥した溶液を加熱することは、（例えば、少なくとも約１００℃の、少なくとも約１５０℃の、少なくとも約２００℃の、多くても約３００℃、多くても約２５０℃、約２００℃の温度で）予熱炉にコーティングされたサンプルを入れることを含むことがある。炉内のガス環境は、例えば、約７６０トルという総ガス圧力、水蒸気の所定の部分圧力（例えば、少なくとも約１０トル、少なくとも約１５トル、多くても約２５トル、多くても約２０トル、約１７トル）を有することがあり、残りは分子酸素である。コーティングされたサンプルが炉温度に達した後、所定の温度傾斜速度（例えば、少なくとも毎分約０．５℃、少なくとも毎分約０．７５℃、多くても毎分約２℃、多くても毎分約１．５℃、毎分約１℃）で、炉温度を（例えば少なくとも２２５℃に、少なくとも約２４０℃に、多くても約２７５度に、多くても約２６０度に、約２５０℃に）高くすることができる。このステップは、第１の加熱ステップで使用されるのと同じ名目ガス環境で実行できる。したがって、炉の温度は、所定の温度傾斜速度（例えば、少なくとも毎分約５℃、少なくとも毎分約８℃、多くても毎分約２０℃、多くても毎分約１２℃、毎分約１０℃）でさらに（例えば、少なくとも約３５０℃に、少なくとも約３７５℃に、多くても約４５０℃に、多くても約４２５℃に、約４５０℃）昇温できる。このステップは、第１の加熱ステップで使用されるのと同じ名目ガス環境で実行できる。

金属塩溶液の前記処理は、成分の金属酸化物と金属フッ化物が膜全体で均一的に分散されるオキシフルオライド中間体膜を生じさせることがある。好ましくは、前駆体は、相対的に低い欠陥密度を有し、本来は中間体の厚さを通るひび割れはない。フッ化バリウム形成のための溶液化学が開示されてきたが、他の前駆体溶液に他の方法を使用することもできる。

次に、追加の処理ステーション１０５０で、所望されるＨＴＳ層を形成するために超電導体中間体膜を加熱することができる。通常、このステップは、毎分２５℃をほぼ超える温度傾斜で、好ましくは毎分１００℃を超える温度速度で、さらに好ましくは毎分２００℃をほぼ超える温度速度でほぼ室温から約７００℃から約８２５℃の温度まで、好ましくは約７４０℃から約８００℃の温度まで、及びさらに好ましくは約７５０℃から約７９０℃の温度まで加熱することによって実行される。このステップは、中間体オキシフルオライド膜を形成するために使用される約４００℃から６５０℃の最終温度から開始することもできる。このステップの間、プロセスガスは膜に気体の反応物質を供給するために、及び気体の反応生成物を膜から取り除くために膜表面の上を流される。このステップの間の名目ガス環境は、約０．１トルから約７６０トルの総圧力を有し、約０．０９トルから約５０トルの酸素と、約０．０１トルから約１５０トルの水蒸気と、不活性ガス（窒素またはアルゴン）の約０トルから約７５０トルから構成される。さらに好ましくは、名目ガス環境は、約０．１５トルから約５トルの総圧力を有し、約０．１トルから約１トルの酸素、及び約０．０５トルから約４トルの水蒸気から構成される。

膜は、次に、少なくとも約５分から約１２０分の時間、好ましくは少なくとも約１５分から約６０分の時間、及びさらに好ましくは少なくとも約１５分から約３０分の時間、約７００℃から８２５℃の温度で、好ましくは約７４０℃から８００℃の温度に、さらに好ましくは約７５０℃から約７９０℃の温度に保持される。このステップの間、プロセスガスは、気体の反応物質を膜に供給するため、及び膜から気体の反応生成物を取り除くために膜表面の上を流される。このステップの間の名目ガス環境は約０．１トルから約７６０トルの総圧力を有し、約０．０９トルから約５０トルの酸素と、約０．０１トルから約１５０トルの水蒸気と、約０トルから約７５０トルの不活性ガス（窒素またはアルゴン）とから構成される。さらに好ましくは、名目ガス環境は、約０．１５トルから約５トルの総圧力を有し、約０．１トルから約１トルの酸素、及び約０．０５トルから約４トルの水蒸気から構成される。

膜は、次に名目ガス環境で、約０．０５トルから約１５０トル、好ましくは約０．１トルから約０．５トル、及びさらに好ましくは約０．１トルから約０．２トルの酸素圧力で室温に冷却される。

要すれば、フィラメント化は、公知のプロセスによって、あるいは２００４年９月２９日に出願された米国特許出願第１０／９５５，８０１号に説明されるプロセスによってステーション１０６０で実行できる。ステーション１０７０での貴金属付着、ステーション１０８０での酸素焼きなまし、及びステーション１０９０でのスリッティングによる追加処理がプロセスを完了する。

例１。さまざまな構成物を用いて多層導体を二重コーティングされた超電導層から作成すること。

１：２：３．２３という化学量論のＹ：Ｂａ：ＣｕのベースラインＹＢＣＯ前駆体溶液は、約４．８５ｍＬのメタノール（ＣＨ₃ＯＨ）と約０．１５ｍＬのプロピオン酸（Ｃ₂Ｈ₆ＣＯ₂）の中で、約０．８５グラムのＹ（ＣＦ₃ＣＯ₂）₃、約１．４５グラムのＢａ（ＣＦ₃ＣＯ₂）₂、及び約１．３５グラムのＣｕ（Ｃ₂Ｈ₅ＣＯ₂）₂を溶解することによって調製された。溶液の最終的な体積はメタノールを用いて約５ｍＬに調整された。

１：０．５：２：３．２３のＹ：Ｄｙ：Ｂａ：Ｃｕの化学量論を有する５０％のジスプロシウム添加のあるベースラインＹＢＣＯ前駆体溶液は、約２０ｍＬのベースライン溶液の中で約１．７０グラムのＤｙ（ＣＨ₃ＣＯ₂）₃と約１．９０ｍＬのメタノール（ＣＨ₃ＯＨ）を溶解することによって調製された。溶液の最終的な体積は、ベースライン溶液で約２５ｍＬに調整された。

１．２Ｍ Ｃｕ（Ｃ₂Ｈ₅ＣＯ₂）₂溶液は、４．８５ｍｌのメタノールと０．１５ｍｌのＣ₂Ｈ₅ＣＯ₂Ｈの中に１．２４ｇのＣｕ（Ｃ₂Ｈ₅ＣＯ₂）₂粉末を溶解することによって作られた。

５０％のＤｙが添加された前駆体溶液は、スロットダイコーティング技法によって構造Ｎｉ（５ａｔ％）Ｗ／Ｙ₂Ｏ₃／ＹＳＺ／ＣｅＯ₂で、二軸テクスチャ加工酸化物緩衝金属基板上に付着された。溶液は厚さ０．８μｍのＲＥＢａ₂Ｃｕ₃Ｏ_7-x膜を形成するために目標とされた量で緩衝基板上に被覆された。

コーティングされたサンプルは、直径２．２５インチの管炉内で、室温から約２００℃に、毎分約１５℃の速度で、次に約２００℃から約２５０度に毎分約０．９℃の速度で、次に約７６０トルの層ガス圧力（約２４トルの水蒸気圧力とバランス酸素）を有する、流れるガス環境で約２５０℃から約４００℃に、毎分約５℃の速度で加熱することによって中間体金属オキシフルオライド膜に分解された。

金属オキシフルオライド膜は、次に０．１μｍという目標とされた厚さで、Ｃｕ（Ｃ₂Ｈ₅ＣＯ₂）₂でコーティングされた。コーティングされた膜は加熱トンネルを通して９５℃で乾燥された。乾燥された膜は、次に、０．６μｍのＹＢａ₂Ｃｕ₃Ｏｘというターゲット最終厚さで前述されたように調製されたベースライン溶液で再びコーティングされた。

コーティングされたテープは、Ｈ₂Ｏ蒸気圧が約６．５トルにコントロールされた今回を除き、前述されたのと同じプロセスで中間金属オキシフルオライドを形成するために再び分解された。

分解されたテープは、酸化物超電導体を形成するために熱処理された。テープは、均一な統制環境を確立するために前と後ろの両方で同様にコーティングされたＮｉＷリーダーテープの４ｍと接合された。次にテープは、以下のパラメータを用いて７８５℃で反応された。テープは、毎分約５２０℃の平均傾斜速度で最高７８５℃に傾斜された。反応中、反応の間の総圧力は約１トルにコントロールされた。Ｈ₂Ｏ部分圧力は約８００ｍＴｏｒｒであり、酸素部分圧力は約２００ｍＴｏｒｒであった。反応時間は約１１分であった。冷却中、約１トルという総圧力が、約２００ｍＴｏｒｒの酸素部分圧力と、約８００ｍＴｏｒｒでのＮ₂部分圧力と使用された。

反応された膜は、３μｍのＡｇ保護層で両面でコーティングされてから、７６０トル酸素環境で焼きなまされた。結果として生じる膜は、７７Ｋ、自己磁場で約３５０Ａ／ｃｍ幅の臨界電流、あるいは約２．５ＭＡ／ｃｍ²の臨界電流密度を運んだ。

名目上長さ４ｍであったＡｇでコーティングされた幅４ｃｍのテープは、ロールスリッターを使用して８つの幅４．１ｍｍのストリップに細長く切られた。これらのワイヤが「インサートワイヤ」と呼ばれる。チャネル１と２、幅４ｃｍのストリップの片側からの２本の隣接するインサートワイヤは、次に銅箔とともにはんだ積層された。

２本のインサートワイヤは、超電導層を覆うＡｇ面が互いから外方を向いた。この向きは、表面をＡｇ面とともにＮｉＷ基板の近くに置く。連続的なリール対リールはんだ積層が、４層の製品を形成するために使用された。積層プロセスは、２２５℃及び毎分４ｍで動作する、融点が１７９℃の３６Ｐｂ−６２Ｓｎ−２Ａｇはんだの浴を使用して２枚の銅箔を２本のインサートワイヤに接合した。ＵＮＳ型のＣ１５５００銅箔は幅４．３ｍｍであり、厚さ名目０．０５０ｍｍであった。インサートワイヤは幅４．１ｍｍであり、厚さ名目０．０８３ｍｍであった。４つの銅箔のそれぞれの両面はインラインで溶かされ、位置合わせされ、積層プロセス内の金型を通して引っ張られる前にはんだに対して濡らされている。最終的な４層の製品は名目上幅４．３、厚さ０．２７ｍｍであった。２ｍ以上、０．５ｍのセグメントで測定された、７７Ｋ、自己磁場での臨界電流は、それぞれ２３７アンペア、２４０アンペア、２３９アンペア、及び２３５アンペアであった。
文献の引用
以下の文書は参照することにより本書に引用されている。つまり、１９９３年７月２７日に出願され、「ＭＯＤ前駆体溶液からの高度にテクスチャ加工された酸化物超電導膜の作成（Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ｏｆ Ｈｉｇｈｌｙ Ｔｅｘｔｕｒｅｄ Ｏｘｉｄｅ Ｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ Ｆｉｌｍｓ ｆｒｏｍ ＭＯＤ Ｐｒｅｃｕｒｓｏｒ Ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ）」と題される米国特許第５，２３１，０７４号、２０００年２月８日に発行され、「エピタキシャル層を用いて超電導体製品を製造するための低真空プロセス（Ｌｏｗ Ｖａｃｕｕｍ Ｐｒｏｃｅｓｓ ｆｏｒ Ｐｒｏｄｕｃｉｎｇ Ｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ａｒｔｉｃｌｅｓ ｗｉｔｈ Ｅｐｉｔａｘｉａｌ Ｌａｙｅｒｓ）」と題される米国特許第６，０２２，８３２号、２０００年２月２２日に発行され、「エピタキシャル層を製造するための低真空プロセス（Ｌｏｗ Ｖａｃｕｕｍ Ｐｒｏｃｅｓｓ ｆｏｒ Ｐｒｏｄｕｃｉｎｇ Ｅｐｉｔａｘｉａｌ Ｌａｙｅｒｓ）」と題される米国特許第６，０２７，５６４号、２００１年２月２０日に発行され、「無定形面に付着される岩塩状の構造を有する薄膜（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍｓ Ｈａｖｉｎｇ Ｒｏｃｋ−Ｓａｌｔ−Ｌｉｋｅ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ Ｄｅｐｏｓｉｔｅｄ ｏｎ Ａｍｏｒｐｈｏｕｓ Ｓｕｒｆａｃｅｓ）」と題される米国特許第６，１９０，７５２号、２０００年１０月５日に公開され、「合金材料（Ａｌｌｏｙ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ）」と題される国際公開公報第００／５８５３０号、２０００年１０月５日に公開され、「合金材料（Ａｌｌｏｙ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ）」と題される国際公開公報第５８０４４号、１９９９年４月８日に公開され、「酸化抵抗が改善された基板（Ｓｕｂｓｔｒａｔｅｓ ｗｉｔｈ Ｉｍｐｒｏｖｅｄ Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ Ｒｅｉｓｔａｎｃｅ）」と題される国際公開公報第９９／１７３０７号、１９９９年４月８日に公開され、「超電導体用基板（Ｓｕｂｓｔｒａｔｅｓ ｆｏｒ Ｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ）」と題される国際公開公報第９９／１６９４１号、１９９８年１２月２３日弐公開され、「金属オキシフルオライドの超電導酸化物への制御された変換（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ Ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ ｏｆ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｙｌｆｌｕｏｒｉｄｅｓ ｉｎｔｏ Ｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ Ｏｘｉｄｅｓ）」と題される国際公開公報第９８／５８４１５号、２００１年２月１５日に出版され、「多層製品及び同を製造する方法（Ｍｕｌｔｉ−Ｌａｙｅｒ Ａｒｔｉｃｌｅｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｏｆ Ｍａｋｉｎｇ Ｓａｍｅ）」と題される国際公開公報第０１／１１４２８号、２００１年２月１日に公開された、「多層製品及び同を製造する方法（Ｍｕｌｔｉ−Ｌａｙｅｒ Ａｒｔｉｃｌｅｓ Ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ Ｏｆ Ｍａｋｉｎｇ Ｓａｍｅ）」と題される国際公開公報第０１／０８２３２号、２００１年２月１日に公開され、「多層製品を製造するための方法及び構成物（Ｍｅｔｈｏｄｓ ａｎｄ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｓ Ｆｏｒ Ｍａｋｉｎｇ Ａ Ｍｕｌｔｉ−Ｌａｙｅｒ Ａｒｔｒｉｃｌｅ）」と題される国際公開公報第０１／０８２３５号、２００１年２月１日に公開され、「被覆導体厚膜前駆体（Ｃｏａｔｅｄ Ｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｔｈｉｃｋ Ｆｉｌｍ Ｐｒｅｃｕｒｓｏｒ）」と題される国際公開公報第０１／０８２３６号、２００１年２月１日に公開され、「Ａ．Ｃ．損失が削減された被覆導体（Ｃｏａｔｅｄ Ｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ Ｗｉｔｈ Ｒｅｄｕｃｅｄ Ａ．Ｃ．Ｌｏｓｓ）」と題される国際公開公報第０１／０８１６９号、２００１年３月１日に公開され、「表面制御合金基板及びその製造方法（Ｓｕｒｆａｃｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ａｌｌｏｙ Ｓｕｂｓｔｒａｔｅｓ Ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ Ｏｆ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅ Ｔｈｅｒｅｆｏｒ）」と題される国際公開公報第０１／１５２４５号、２００１年２月１日に公開され、「強化された純度酸化物層の形成（Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｐｕｒｉｔｙ Ｏｘｉｄｅ Ｌａｙｅｒ Ｆｏｒｍａｔｉｏｎ）と題される国際公開公報第０１／０８１７０号、２００１年４月１２日に非公開され、「酸化物層反応速度の制御（Ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆ Ｏｘｉｄｅ Ｌａｙｅｒ Ｒｅａｃｔｉｏｎ Ｒａｔｅｓ）」と題される国際公開公報第０１／２６１６４号、２００１年４月１２日に公開され、「酸化物層方法（Ｏｘｉｄｅ Ｌａｙｅｒ Ｍｅｔｈｏｄ）」と題される国際公開公報第０１／２６１６５号、２００１年２月１日に公開され、「強化された高温被膜超電導体（Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｈｉｇｈ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏａｔｅｄ Ｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ）」と題される国際公開公報第０１／０８２３３号、２００１年２月１日に公開され、「超電導体を作る方法（Ｍｅｔｈｏｄｓ ｏｆ Ｍａｋｉｎｇ Ａ Ｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）」と題される国際公開公報第０１／０８２３１号、２００２年４月２０日に公開され、「前駆体溶液及び同を使用する方法（Ｐｒｅｃｕｒｓｏｒ Ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ Ｕｓｉｎｇ Ｓａｍｅ）」と題される国際公開公報第０２／３５６１５号、２０００年５月２６に出願され、「酸化物ブロンズの組成及びそれに従って製造されるテクスチャ製品（Ｏｘｉｄｅ Ｂｒｏｎｚｅ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｏｎｓ Ａｎｄ Ｔｅｘｔｕｅｄ Ａｒｔｉｃｌｅｓ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅｄ Ｉｎ Ａｃｃｏｒｄａｎｃｅ Ｔｈｅｒｅｗｉｔｈ）」と題される米国特許出願第０９／５７９，１９３号、２００１年７月３１日に出願され、「多層超電導体及び同を製造する方法（Ｍｕｌｔｉ−Ｌａｙｅｒ Ｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ Ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ Ｏｆ Ｍａｋｉｎｇ Ｓｍａｅ）」と題される米国特許仮出願第６０／３０９，１１６号、２００２年７月３０日に出願され、「超電導体方法及びリアクタ（Ｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｍｅｔｈｏｄｓ ａｎｄ Ｒｅａｃｔｏｒ）」と題される米国特許出願第１０／２０８，１３４号、２００１年７月３１日に出願され、「超電導体方法及びリアクタ（Ｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｍｅｔｈｏｄｓ ａｎｄ Ｒｅａｃｔｏｒ）」と題される米国特許仮出願第６０／３０８，９５７号、及び１９９９年１１月１８日に出願され、「超電導体製品及び構成物、ならびに同を製造するための方法（Ｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ａｒｔｉｃｌｅｓ ａｎｄ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ Ｍａｋｉｎｇ Ｓａｍｅ）」と題される米国特許仮出願第６０／１６６，２９７号、２０００年７月１４日に出願され、「超電導体製品と構成物、ならびに同を製造するための方法（Ｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ａｒｔｉｃｌｅｓ ａｎｄ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ Ｍａｋｉｎｇ Ｓａｍｅ）」と題される共同所有される米国特許出願第０９／６１５，９９９号、２００３年６月１０日に出願され、「超電導体方法及びリアクタ（Ｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｍｅｔｈｏｄｓ ａｎｄ Ｒｅａｃｔｏｒｓ）」と題される米国特許仮出願第６０／４７７，６１３号、２００４年６月４日に出願され、「超電導体方法及びリアクタ（Ｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｍｅｔｈｏｄｓ ａｎｄ Ｒｅａｃｔｏｒｓ）」と題される米国実用新案出願第１０／８５８，３０９号、及び２００４年９月２９日に出願され、「低ＡＣ損失フィラメント被覆超電導体（Ｌｏｗ ＡＣ Ｌｏｓｓ Ｆｉｌａｍｅｎｔａｒｙ Ｃｏａｔｅｄ Ｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ）」と題される米国特許出願第１０／９５５，８７５号、２００４年９月２９日に出願され、「スタック式フィラメント超電導体（Ｓｔａｃｋｅｄ Ｆｉｌａｍｅｎｔａｒｙ Ｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ）」と題される米国特許出願第１０／９５５，８０１号、２００５年３月３１日に出願され、「フィラメント被覆長電導体のためのメッシュ型スタビライザ（Ｍｅｓｈ−Ｔｙｐｅ Ｓｔａｂｉｌｉｚｅｒ ｆｏｒ Ｆｉｌａｍｅｎｔａｒｙ Ｃｏａｔｅｄ Ｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ）」と題される米国特許仮出願第６０／６６７，００１号、及び参照することによりそのすべてが本書に組み込まれている、本書と同日に出願され、「高温超電導ワイヤ及びコイル（Ｈｉｇｈ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ Ｗｉｒｅｓ ａｎｄ Ｃｏｉｌｓ）」と題される米国特許出願番号（ＴＢＡ）

その基板で接合される２つのＨＴＳインサートを有するアセンブリの断面図である。 ともに結合され、２つの導電性スタビライザストリップの間で積層され、密封されるＨＴＳインサートを有するワイヤを示す。 ともに結合され、２つの導電性スタビライザストリップの間で積層され、密封されるＨＴＳインサートを有するワイヤを作る方法を示す。 ３辺の導電性トラフの内部で密封される２つの結合されたＨＴＳインサートを有するワイヤを示す。 ３辺の導電性トラフの内部で密封される２つの結合されたＨＴＳインサートの代替配置を有するワイヤを示す。 ４辺の導電性構造の内部で密封される２つの結合されたＨＴＳインサートを有するワイヤを示す。 ４辺の導電性構造の内部で密封される２つの結合されたＨＴＳインサートの代替配置を有するワイヤを示す。 導体箔で包まれてから、はんだでコーティングされる２つの結合されたＨＴＳインサートを有するワイヤの断面を示す。 導体箔で包まれてから、はんだでコーティングされる２つの結合されたＨＴＳインサートを有するワイヤの縦方向の図を示す。 金属で電気メッキされてから、２つの導電性スタビライザストリップの間で積層され、密封される２つの結合されたＨＴＳインサートを有するワイヤを示す。 本発明の別の実施形態の断面図であり、それぞれの基板で結合され、導電性構造の内部で密封される２つのＨＴＳインサートを有するワイヤを示す。 本発明の別の実施形態の断面図であり、単一のＨＴＳインサートと湿潤層を有し、導電性構造の内部で密封されるワイヤを示す。 ＨＴＳインサートを製造するために使用される例示的なプロセスの流れ図を描く。

Claims (37)

1. 長さと幅を有する超電導体ワイヤアセンブリであって、第１の二軸テクスチャ加工基板、当該第１の二軸テクスチャ加工基板上にかぶさる第１の高温超電導体層、及び、当該第１の高温超電導体層にかぶさると共に電気的に接続する第１導電キャップ層を備える第１の超電導体インサートと、第２の二軸テクスチャ加工基板、当該第２の二軸テクスチャ加工基板の上にかぶさる第２の高温超電導体層、及び、当該第２の高温超電導体層にかぶさると共に電気的に接続する第２導電キャップ層を備える第２の超電導体インサートとを備えており、前記第１の超電導体インサートと前記第２の超電導体インサートとがそれぞれの二軸テクスチャ加工基板でともに接合される、超電導体ワイヤアセンブリと、
   前記超電導体ワイヤアセンブリを取り囲むと共に前記第１及び第２導電キャップ層のそれぞれに電気的に接触している導電性構造と、を備える、積層超電導体ワイヤ。
2. 該第１の超電導体層と第２の超電導体層が、希土類／アルカリ土類／銅酸化物材料を含む請求項１に記載のワイヤ。
3. 該第１の超電導体層と該第１の二軸テクスチャ加工基板の間に置かれる第１の緩衝層と、該第２の超電導体層と該第２の二軸テクスチャ加工基板の間に置かれる第２の緩衝層とをさらに備える請求項２に記載のワイヤ。
4. 前記第１の導電性キャップ層が該第１の超電導体層と該導電性構造の間に置かれ、該第１の超電導体層と該外側導電性構造との両方に電気的に接触し、前記第２の導電性キャップ層が該第２の超電導体層と該導電性構造の間に置かれ、該第２の超電導体層と該導電性構造との両方に電気的に接触することを特徴とする請求項３に記載のワイヤ。
5. 前記超伝導体ワイヤアセンブリは、前記第１及び第２の二軸テクスチャ加工基板をともに結合する接着剤層をさらに備える請求項４に記載のワイヤ。
6. 該接着剤層が、導電性材料を含む請求項５に記載のワイヤ。
7. 該接着剤層が、非導電性材料を含む請求項５に記載のワイヤ。
8. 該接着剤層が、導電性材料の少なくとも１つの層と、非導電性材料の少なくとも１つの層とを備える請求項５に記載のワイヤ。
9. 該第１の二軸テクスチャ加工基板と第２の二軸テクスチャ加工基板が、対応する第１の湿潤層と第２の湿潤層とを有し、該対応する第１の湿潤層と第２の湿潤層は、ＨＴＳ層が上にかぶさる該表面に対向する該基板の表面に付着される請求項５に記載のワイヤ。
10. 該導電性構造が、
    第１の導電性ストリップと第２の導電性ストリップであって、該超電導体ワイヤアセンブリが第１の導電性ストリップと第２の導電性ストリップの間に置かれ、該第１の導電性ストリップと該第２の導電性ストリップと電気的に接触する、該第１の導電性ストリップと該第２の導電性ストリップと、
    通気性がない導電性の充填剤であって、該超電導体ワイヤアセンブリの長さに沿って該第１の導電性ストリップと第２の導電性ストリップの間に広がる該充填剤と、
    を備える請求項５に記載のワイヤ。
11. 該第１の導電性ストリップと第２の導電性ストリップが、アルミニウム、銅、銀、ニッケル、鉄、ステンレス鋼、アルミニウム合金、銅合金、銀合金、ニッケル合金及び鉄合金のグループから無関係に選択される金属を備える請求項１０に記載のワイヤ。
12. 該第１の導電性ストリップと第２の導電性ストリップが、該超電導体ワイヤアセンブリの幅よりも大きい幅を有する請求項１０に記載のワイヤ。
13. 該第１の導電性ストリップと第２の導電性ストリップの該幅が、該超電導体ワイヤアセンブリの該幅よりも０．０１ｍｍから２ｍｍだけ大きい請求項１２に記載のワイヤ。
14. 該第１の導電性ストリップと第２の導電性ストリップが、０．０１ｍｍと２ｍｍの間の厚さを有する請求項１０に記載のワイヤ。
15. 該通気性がない導電性充填剤が、該超電導体ワイヤアセンブリの側面に沿って０．００５ｍｍと１ｍｍの間の厚さを有する請求項１０に記載のワイヤ。
16. 該通気性のない導電性充填剤が、はんだ、金属、金属合金、金属アマルガム、及び導電性ポリマーのグループから選択される材料を備える請求項１０に記載のワイヤ。
17. 該接着剤層が、該通気性のない導電性充填剤を備える請求項１０に記載のワイヤ。
18. 該超電導体ワイヤアセンブリを取り囲む導電性材料の層をさらに備える請求項１０に記載のワイヤ。
19. 導電性材料の該層が、金属、導電性ポリマー、該金属微粉で充填されるポリマー、及び導電性糊のグループから選択される請求項１８に記載のワイヤ。
20. 該導電性構造が、
    少なくとも３つの側面に沿って該超電導体ワイヤアセンブリを部分的に取り囲み、該超電導体ワイヤアセンブリに電気的に接触する導電性層と、
    通気性がない導電性充填剤であって、該超電導体ワイヤアセンブリを取り囲み、それを該導電性層に結合する該充填剤と、
    を備える請求項１０に記載のワイヤ。
21. 該導電性層が、アルミニウム、銅、銀、ニッケル、鉄、ステンレス鋼、アルミニウム合金、銅合金、銀合金、ニッケル合金、及び鉄合金のグループから選択される金属を備える請求項２０に記載のワイヤ。
22. 該導電性層が０．０００１ｍｍと１ｍｍの間の厚さを有する請求項２０に記載のワイヤ。
23. 該通気性がない導電性充填剤が、該超電導体ワイヤアセンブリの中の、及び該超電導体ワイヤアセンブリと該導電性層の間の空隙を充填する請求項２０に記載のワイヤ。
24. 該通気性がない導電性の充填剤が、はんだ、金属、金属合金、金属アマルガム、及び導電性ポリマーのグループから選択される材料を備える請求項２０に記載のワイヤ。
25. 該導電性材料の層が金属、導電性ポリマー、金属微粉で充填されるポリマー、及び導電性糊のグループから選択される請求項２０に記載のワイヤ。
26. 該導電性構造が、該超電導体ワイヤアセンブリを取り囲み、該超電導体ワイヤアセンブリと電気的に接触する導電性材料を備える請求項１０に記載のワイヤ。
27. 該導電性材料が、導電性ポリマー、金属微粉で充填されるポリマー、及び導電性糊のグループから選択される材料を備える請求項２５に記載のワイヤ。
28. 該導電性材料が、前記超電導体ワイヤアセンブリの回りに巻きつけられる導体箔を備える請求項２６に記載のワイヤ。
29. 該導体箔が、アルミニウム、銅、銀、ニッケル、鉄、ステンレス鋼、アルミニウム合金、銅合金、銀合金、ニッケル合金、及び鉄合金のグループから選択される金属を備える請求項２８に記載のワイヤ。
30. 該導体箔を取り囲む通気性がない材料の少なくとも１つの層をさらに備える請求項２９に記載のワイヤ。
31. 該通気性のない材料が、はんだ、導電性ポリマー、金属微粉で充填されるポリマー、導電性糊、及び非導電性ポリマーのグループから選択される請求項３０に記載のワイヤ。
32. 積層超電導体ワイヤを作る方法であって、
    長さと幅とを有する超電導体ワイヤアセンブリを提供するステップであって、当該超電導体ワイヤアセンブリは、第１の二軸テクスチャ加工基板、当該第１の二軸テクスチャ加工基板上にかぶさる第１の高温超電導体層、及び、当該第１の高温超電導体層にかぶさると共に電気的に接続する第１導電キャップ層を備える第１の超電導体インサートと、第２の二軸テクスチャ加工基板、当該第２の二軸テクスチャ加工基板の上にかぶさる第２の高温超電導体層、及び、当該第２の高温超電導体層にかぶさると共に電気的に接続する第２導電キャップ層を備える該第２の超電導体インサートとを備えており、前記第１の超電導体インサートと前記第２の超電導体インサートとが前記第１及び第２の二軸テクスチャ加工基板で積層されて、ともに接合される、ステップと、
    通気性のない導電性の充填剤で、該第１の及び第２の高温超電導体層を、対応する第１の及び第２の導電性ストリップに同時に積層し、該超電導体ワイヤアセンブリの長さに沿って、該第１の導電性ストリップと第２の導電性ストリップとの間で追加の充填剤を付着させ、その結果、該第１の及び第２の導電性ストリップと該充填剤とが、該超電導体ワイヤアセンブリを取り囲むと共に前記第１及び第２導電キャップ層のそれぞれに電気的に接触している導電性構造を形成する、ステップと、
    を備える方法。
33. 該第１の二軸テクスチャ加工基板と第２の二軸テクスチャ加工基板の間に接着剤層を提供することをさらに備える請求項３２に記載の方法。
34. 該高温超電導体層に対向して、該対応する第１の二軸テクスチャ加工基板と第２の二軸テクスチャ加工基板の表面に第１の湿潤層と第２の湿潤層とを提供することをさらに備える請求項３３に記載の方法。
35. 該第１の超電導体層と該第１の二軸テクスチャ加工基板の間に第１の緩衝層を提供し、第２の超電導体層と該第２の二軸テクスチャ加工基板の間に第２の緩衝層を提供することをさらに備える請求項３２に記載の方法。
36. 該第１の超電導体層と該第１の導電性ストリップの間に置かれる第１の導電性キャップ層と、該第２の超電導体層と該第２の導電性ストリップの間に置かれる第２の導電性キャップ層とを提供することをさらに備える請求項３５に記載の方法。
37. 超電導体ワイヤアセンブリであって、
    第１の二軸テクスチャ加工基板と、
    該第１の二軸テクスチャ加工基板の上にかぶさる第１の高温超電導体層と、
    該第１の高温超電導体層の上にかぶさるキャップ層と、
    を備える第１の超電導体インサートと、
    第２の二軸テクスチャ加工基板と、
    該第２の二軸テクスチャ加工基板の上にかぶさる第２の高温超電導体層と、
    該第２の高温超電導体層の上にかぶさる第２のキャップ層と、
    を備える第２の超電導体インサートと、
    を備え、該第１の超電導体インサートと該第２の超電導体インサートとが前記第１及び第２の二軸テクスチャ加工基板で積層されて、ともに接合されることを特徴とする、超電導体ワイヤアセンブリ。

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