• Search Research Projects
  • Search Researchers
  • How to Use
  1. Back to previous page

Design, preparation and performance enhancement of a new thermoelectric material of Ni-Ti-Al system Heusler alloy

Research Project

Project/Area Number 19K05053
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 26040:Structural materials and functional materials-related
Research InstitutionChiba University

Principal Investigator

Lu Yun  千葉大学, 大学院工学研究院, 教授 (50251179)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 糸井 貴臣  千葉大学, 大学院工学研究院, 教授 (50333670)
Project Period (FY) 2019-04-01 – 2022-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
Keywordsホイスラー合金 / 熱電材料 / 第一原理計算 / 複合 / モンテカルロ有限要素法 / Ni-Ti-Al系
Outline of Research at the Start

本研究では,Ni-Ti-Al系ホイスラー合金を対象に第一原理計算によって電子構造・状態密度とモンテカルロ有限要素法によって熱電特性へのナノ・ミクロ複合効果を解析し高い熱起電力の発現と最適ナノ・ミクロ複合効果を探索する。そして材料実験で不定比組成とナノ・複合構造を導入した材料の創製と解析を行う計画である。電子構造・状態密度からナノ・ミクロ複合へとマ ルティスケールにおける材料設計によって複合的相乗効果を発現させる材料探索と機構解明によって実用可能な高性能Ni-Ti-Al系ホイスラー合金熱電材料を実現することを目標とする。

Outline of Final Research Achievements

In the present study, the electronic structure and the density of state were analyzed by the first principle calculation for the Heusler alloy of the Ni-Ti-Al system. Also, the effect of the nano and micro structures on a thermoelectric properties was fabricated by the Monte Carlo finite element method. The nano and micro structures were examined and discussed for high thermoelectric force and high performance.
A pseudo-gap forms near the fermi level on the DOS of NiMnTiAl from the first principle calculation and large Seebeck coefficient is expected by optimizing Fermi level by changing the adding amount of Ni.
From micro structure analysis by the Monte Carlo finite element method, the percolation threshold existed in the volume rate about 50%Ni, and the electrical resistivity was reduced greatly in random distribution model of the TiO2-x/Ni

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

高温構造材料としてのNi-Ti-Al系ホイスラー合金を対象に第一原理計算の解析と不定比組成の材料創製による高い熱起電力の解析,およびナノ・ミクロ複合構造の導入による熱伝導率の軽減とモンテカルロ有限要素法によるミクロ解析は,構造材料の新たな展開として重要である.電子構造・状態密度から,ナノ・ミクロ複合へとマルティスケールにおいて相乗効果を発現させる材料創製および機構解明によって実用可能な高性能Ni-Ti-Al系ホイスラー合金熱電材料を実現することに知見を得ている.

Report

(4 results)
  • 2021 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2020 Research-status Report
  • 2019 Research-status Report
  • Research Products

    (19 results)

All 2021 2020 2019 Other

All Journal Article (2 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 2 results) Presentation (14 results) Remarks (3 results)

  • [Journal Article] Preparation and thermoelectric properties of CuAlO2 compacts by tape casting followed by SPS2021

    • Author(s)
      Liang Hao, Yan Zhan, Ryota Kubomura, Shingo Ozek, Shiqi Liu, Hiroyuki Yoshid, Yingrong Jin, Yun Lu
    • Journal Title

      Journal of Alloys and Compounds

      Volume: 583 Pages: 157086-157086

    • DOI

      10.1016/j.jallcom.2020.157086

    • Related Report
      2021 Annual Research Report 2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Study on the fabricated non-stoichiometric titanium dioxide by in-situ reduction with carbon powder via spark plasma sintering2021

    • Author(s)
      Lijun Wang, Zhengxu Li, Shingo Ohira, Takaomi Itoi, Hiroyuki Yoshida, and Yun Lu
    • Journal Title

      Journal of Materials Science: Materials in Electronics

      Volume: 32 Issue: 20 Pages: 24698-24709

    • DOI

      10.1007/s10854-021-06861-y

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Presentation] Ni-Ti-Al系ホイスラー合金の熱電の作製と高性能化2021

    • Author(s)
      李 正旭、黄 嘉一、千島 大周、吉田 浩之、糸井 貴臣、魯 云
    • Organizer
      日本機械学会 2021年度年次大会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] モンテカルロ有限要素法を用いたNi/TiO2-x複合熱電材料の特性解析2021

    • Author(s)
      李 正旭、上間 啓佑、吉田 浩之、糸井 貴臣、魯 云
    • Organizer
      日本機械学会 2021年度年次大会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 新たなNi系ホイスラー合金熱電材料の作製及び解析2021

    • Author(s)
      千島 大周,Zhengxu Li, 吉田 浩之,糸井 貴臣,魯 云
    • Organizer
      第29回機械材料・材料加工技術講演会(M&P2021)
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] Ni-Ti-Al系ホイスラー合金の熱電特性解析と高性能化への検討2021

    • Author(s)
      李正旭, 黄嘉一, 上間啓祐 , 千島大周 , 吉田浩之 , 魯 云
    • Organizer
      日本材料学会第6回材料WEEK材料シンポジウム
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 有限要素法を用いたTiO2-x-Ni複合熱電材料の特性解析2021

    • Author(s)
      上間啓佑 , 李正旭, 千島大周 , 吉田浩之 , 魯 云
    • Organizer
      日本材料学会第6回材料WEEK材料シンポジウム
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 板状Co3O4を用いたCa3Co4O9板の作製と解析2021

    • Author(s)
      ZHAN NI , 吉田浩之, 魯 云
    • Organizer
      日本材料学会第6回材料WEEK材料シンポジウム
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 高配向と他元素ドーピングの CuAlO2熱電材料の作製と高性能化2021

    • Author(s)
      魯云, 李正旭, 小関心悟, 劉士琦, 吉田浩之
    • Organizer
      日本機械学会第 28 回機械材料・材料加工技術講演会(M&P2020)
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 高配向 Ca3Co4O9 焼結体の作製と熱電特性2021

    • Author(s)
      久保村遼太、ZHAN NI、小関心悟、吉田浩之、魯云
    • Organizer
      日本材料学会第5回材料WEEK材料シンポジウム(若手学生研究発表)
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] Ni-Al-Ti系ホイスラー合金の熱電特性と解析2021

    • Author(s)
      黄嘉一、上間啓佑、李正旭、吉田浩 之、魯云
    • Organizer
      日本材料学会第5回材料WEEK材料シンポジウム(若手学生研究発表)
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] ナノ複合TiO2-x熱電材料の高性能化と解析2021

    • Author(s)
      黄嘉一、蒋毅男、LIU SHIQI、吉田浩之、魯 云
    • Organizer
      日本材料学会第5回材料WEEK材料シンポジウム(ワークショップ)
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] テープキャスティング法による配向CuAlO2熱電材料の作製と高性能化2021

    • Author(s)
      久保村遼太、小関心悟、吉田浩之、魯 云
    • Organizer
      日本材料学会第5回材料WEEK材料シンポジウム(ワークショップ)
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] Ni-Ti-Al系ホイスラー合金の熱電特性解析と高性能化への検討2020

    • Author(s)
      李正旭, 黄嘉一, 上間啓祐 , 千島大周 , 吉田浩之 , 魯 云
    • Organizer
      日本材料学会第6回材料WEEK材料シンポジウム
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Presentation] Ni-Al-Ti系ホイスラー合金の熱電特性と解析2019

    • Author(s)
      黄嘉一、上間啓佑、李正旭、吉田浩之、魯云
    • Organizer
      日本材料学会第5回材料WEEK材料シンポジウム(ワークショップ)
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] ナノ複合TiO2-x熱電材料の高性能化と解析2019

    • Author(s)
      黄嘉一、蒋毅男、LIU SHIQI、吉田浩之、魯 云
    • Organizer
      日本材料学会第5回材料WEEK材料シンポジウム(ワークショップ)
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Remarks] 千葉大学  大学院工学研究院融合理工学府機械工学コース 材料・強度・変形教育研究領域 魯研究室

    • URL

      https://apei.tu.chiba-u.ac.jp/Luyun-HP.html

    • Related Report
      2021 Annual Research Report 2020 Research-status Report
  • [Remarks] Journal of Alloys and Compounds

    • URL

      https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0925838820334502?via%3Dihub

    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Remarks] 千葉大学  大学院工学研究院融合理工学府機械工学コース 材料・強度・変形教育研究領域 魯研究室

    • URL

      http://apei.tu.chiba-u.jp/Luyun-HP.html

    • Related Report
      2019 Research-status Report

URL: 

Published: 2019-04-18   Modified: 2023-01-30  

Information User Guide FAQ News Terms of Use Attribution of KAKENHI

Powered by NII kakenhi