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高性能熱電素子を実現するための組成傾斜を利用したホイスラー材料に関する研究

Research Project

Project/Area Number 12F02817
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section外国
Research Field Physical properties of metals
Research InstitutionNagoya Institute of Technology

Principal Investigator

西野 洋一  名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (50198488)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) RENARD Krystel  名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 外国人特別研究員
RENARD Krystel  名古屋工業大学, 大学院工学研究科, 外国人特別研究員
Project Period (FY) 2012-04-01 – 2015-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2014)
Budget Amount *help
¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
Fiscal Year 2014: ¥400,000 (Direct Cost: ¥400,000)
Fiscal Year 2013: ¥400,000 (Direct Cost: ¥400,000)
Fiscal Year 2012: ¥400,000 (Direct Cost: ¥400,000)
Keywordsホイスラー化合物 / 熱電発電 / 熱電変換材料 / ゼーベック効果 / 非化学量論組成 / 焼結法 / 熱伝導率 / パーコレーションモデル / 機械的強度 / 発電効率
Outline of Annual Research Achievements

自動車からの廃熱を利用した熱電発電を広く普及させるためには,効率よく熱電材料を生産する必要があり,従来の熱電特性評価を目的としたアーク溶解による試料作製ではなく,焼結法を用いた試料作製方法が有効である。焼結法とは,所望の組成を有する微粉末に短時間に大電流を流すことにより微細粒多結晶体を得る方法であり,短時間・簡便に試料を作製できるとともに,焼結条件や微粉末粒径により,従来のアーク溶解で作製した試料の熱電特性を上回る性能の材料が得られることが期待できる。そこで,今年度はこれまでに良好な熱電特性が得られているFe2VTaxAl1-x合金について,焼結温度並びに焼結圧力による熱電特性の変化を詳細に調べた。
焼結条件に及ぼす焼結温度の影響を明らかにするために,45μm以下に粉砕したFe2VTa0.05Al0.95試料を様々な焼結条件(950℃~1100℃、40~50 MPa)下で作製し,熱電特性の評価を行った。作製した試料は,焼結温度の低下とともに相対密度の減少が観測されたことから,結晶内部に細孔が導入されていると考えられる。電気抵抗率は増加するものの,格子熱伝導率は大きく減少し,その変化の振る舞いはパーコレーションモデルでよく説明できることを見出した。また,焼結圧力を増加させた際には熱伝導率の低下が観測された。結果として,出力因子はかなり減少したが,焼結条件の最適化により無次元性能指数は増加しており,1050℃で50 MPaという焼結条件が最適であると決定した。

Research Progress Status

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(3 results)
  • 2014 Annual Research Report
  • 2013 Annual Research Report
  • 2012 Annual Research Report
  • Research Products

    (8 results)

All 2014 2013 Other

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 1 results) Presentation (5 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Electronic structure of Heusler-type Fe2V1+xAl1-x thermoelectric materials2014

    • Author(s)
      H. Miyazaki, K. Renard, M. Inukai, K. Soda, Y. Nishino
    • Journal Title

      Journal of Electron Spectroscopy and Related Phenomena

      Volume: 195 Pages: 185-188

    • DOI

      10.1016/j.elspec.2014.07.007

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Thermoelectric properties of the Heusler-type Fe_2VTa_xAl_<1-x> alloys2014

    • Author(s)
      Krystel Renard, Arinori Mori, Yuichiro Yamada, Suguru Tanaka, Hidetoshi Miyazaki, Yoichi Nishino
    • Journal Title

      Journal of Applied Physics

      Volume: 115 Issue: 3 Pages: 33707-33707

    • DOI

      10.1063/1.4861419

    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Microstructure investigation on sintered the Fe2VTa0.05Al0.95 alloy2014

    • Author(s)
      Krystel Renard, Hidetoshi Miyazaki, Yoichi Nishino
    • Organizer
      日本金属学会
    • Place of Presentation
      名古屋大学
    • Year and Date
      2014-09-24 – 2014-09-27
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] Thermoelectric properties of the Heusler-type Fe_2VAl_<1-y> Ta_y (0≦y≦0.12) alloys2013

    • Author(s)
      Krystel Renard, Arinori Mori, Yuichiro Yamada, Suguru Tanaka, Hidetoshi Miyazaki, Yoichi Nishino
    • Organizer
      International Conference on Thermoelectrics
    • Place of Presentation
      神戸
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] Origin of the improvement of the thermoelectric properties of Fe_2VAl_<1-x> Ta_x alloys2013

    • Author(s)
      Krystel Renard, Arinori Mori, Yuichiro Yamada, Hidetoshi Miyazaki, Yoichi Nishino
    • Organizer
      日本金属学会
    • Place of Presentation
      金沢
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] Characterisation of the relationship between microstructure evolution and work hardening of Fe-Mn-C TWIP steels2013

    • Author(s)
      K. Renard, H. Idrissi, D. Schryvers, P. J. Jacques
    • Organizer
      Thermec 2013
    • Place of Presentation
      ラスベガス
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] Thermoelectric properties of the Heusler-type Fe_2VTa_xAl_<1-x> alloys (0≦x≦0.12)2013

    • Author(s)
      Krystel Renard, Arinori Mori, Yuichiro Yamada, Suguru Tanaka, Hidetoshi Miyazaki, Yoichi Nishino
    • Organizer
      Thermec 2013
    • Place of Presentation
      ラスベガス
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Remarks] 名古屋工業大学固体力学物性研究室

    • URL

      http://www.emat.nitech.ac.jp/solid/

    • Related Report
      2014 Annual Research Report

URL: 

Published: 2013-04-25   Modified: 2024-03-26  

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