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Creation and high functionalization of La doped SrTiO3/conductive nitrides nano composites

Research Project

Project/Area Number 18K14004
Research Category

Grant-in-Aid for Early-Career Scientists

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section Basic Section 26030:Composite materials and interfaces-related
Research InstitutionNagoya Institute of Technology (2019-2020)
Kyushu University (2018)

Principal Investigator

WATANABE KOSUKE  名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 研究員 (40617007)

Project Period (FY) 2018-04-01 – 2021-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2020)
Budget Amount *help
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2019: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
Fiscal Year 2018: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
Keywordsナノ複合体 / 酸化物 / 導電性窒化物 / 熱電変換材料 / ボトムアップ型合成 / コアシェル構造 / フォノン散乱 / 酸化物熱電変換材料 / ナノ構造制御 / 窒化物被覆 / LaドープSrTiO3
Outline of Final Research Achievements

In order to develop thermoelectric materials that can withstand high temperatures, bulk nanocomposites composed of La-doped SrTiO3 (LSTO) and TiN were synthesized and scale-up studies were carried out. The microstructure and thermoelectric properties of these sintered materials were controlled by the amount of TiN added. A clear increase in conductivity was observed with the addition of TiN, and the power factorwas improved by controlling the volume fraction of TiN compared to the LSTO single phase. On the other hand, the lattice thermal conductivity was successfully reduced by suppressing the increase in the grain size of LSTO and TiN, and the maximum value of ZT, an index of thermoelectric performance, was 0.14 (775°C).

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

酸化物中に窒化物を導入したナノ複合体の合成を、本研究で開発した方法(つまり異種酸化物被覆、窒化処理、焼結といった従来存在する方法の組み合わせ)により、容易にした。また、このようなナノ複合材料のスケールアップを実施したことによって、産業上容易に生産可能となる。さらに、異種材料間の割合やその微細組織制御によって、導電性、熱起電力、熱伝導率を制御できる可能性を示し、複合材料の新たな可能性を示した研究である。

Report

(4 results)
  • 2020 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2019 Research-status Report
  • 2018 Research-status Report
  • Research Products

    (25 results)

All 2020 2019 2018 Other

All Journal Article (5 results) (of which Peer Reviewed: 2 results) Presentation (18 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Invited: 1 results) Remarks (1 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results)

  • [Journal Article] Highly improved thermoelectric performance of Nb-doped SrTiO3 due to significant suppression of phonon thermal conduction by synergetic effects of pores and metallic nanoparticles2020

    • Author(s)
      Shinji Hirata, Michitaka Ohtaki, Kosuke Watanabe
    • Journal Title

      Ceramics International

      Volume: 46 Issue: 16 Pages: 25964-25969

    • DOI

      10.1016/j.ceramint.2020.07.085

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    • Journal Title

      Journal of Applied Physics

      Volume: 125 Issue: 17 Pages: 175111-175111

    • DOI

      10.1063/1.5093183

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      塗装工学

      Volume: 54 Pages: 404-404

    • NAID

      40022075117

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    • URL

      http://researcher.nitech.ac.jp/html/100000787_ja.html

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    • Inventor(s)
      菅原徹, 渡邊厚介, 菅沼克昭
    • Industrial Property Rights Holder
      菅原徹, 渡邊厚介, 菅沼克昭
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      2019-018081
    • Filing Date
      2019
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Published: 2018-04-23   Modified: 2022-01-27  

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