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Development of a new method for improving magnetio-thermoelectric conversion performance by making composite materials using nanostructuring techniques

Research Project

Project/Area Number 22K14195
Research Category

Grant-in-Aid for Early-Career Scientists

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section Basic Section 19020:Thermal engineering-related
Research InstitutionKyushu Institute of Technology

Principal Investigator

MIURA ASUKA  九州工業大学, 環境エネルギー融合研究センター, 助教 (10911274)

Project Period (FY) 2022-04-01 – 2024-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000)
Keywords熱電変換材料 / ハロゲン化ペロブスカイト / 磁気熱電効果 / 熱電変換 / 強磁性体 / 異常ネルンスト効果 / 熱工学 / 複合材料
Outline of Research at the Start

磁気熱電効果は、強磁性体金属において温度勾配および磁化の両方に直交した方向に電場が生じる横型熱電効果である。一方で、従来の熱電効果は温度勾配と平行な方向に電場が生じる縦型熱電効果である。磁気熱電効果に基づく横型熱電発電は、従来の縦型熱電発電にはない様々なメリットを有するが、出力が小さいことが実用化に向けた大きな課題となっている。本研究では、強磁性体金属中の横熱電出力に加え、従来の熱電材料の性能向上に適用されてきたナノ構造化技術を用いて、従来にはないナノ構造化材料技術を用いた材料複合化による磁気熱電変換材料の出力増強・高効率化手法の確立を目指す。

Outline of Final Research Achievements

In this work, the Seebeck-driven transverse thermoelectric generation, one of the magneto-thermoelectric phenomena has been investigated in all-bulk hybrid materials. The bulk Si/bulk Co2MnGa demonstrated an order of magnitude improvement in output power compared to the reported value for bulk Si/Co2MnGa thin film. Using the configuration in the Seebeck-driven transverse thermoelectric generation, we developed a new method for direct measurement of anomalous Nernst conductivity in a magnetic material.
In this study, CoSb3 printed films, Bi2Te3 strained under high pressure, and a new metal halide perovskite are also developed as thermoelectric materials in the Seebeck-driven transverse thermoelectric generation.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

熱エネルギーの有効利用と再利用は、持続的社会の実現に向けた大きな課題である。この課題の解決に向けた候補技術として、温度差から電力を取り出す熱電変換が注目されている。また、熱電変換技術は自己発電可能・小型軽量・高信頼性などの特長を有しているため、近年ではIoT機器用自立電源として期待され盛んに研究が進められている。本研究で得られた材料系や性能向上手法によってカーボンニュートラルに向けた革新的なエネルギー技術の開発に大きく貢献できると期待している。

Report

(3 results)
  • 2023 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2022 Research-status Report
  • Research Products

    (23 results)

All 2023 2022

All Presentation (23 results) (of which Int'l Joint Research: 8 results)

  • [Presentation] 高性能n型ハロゲン化ペロブスカイトCs2SnI6熱電塗布膜の開発2023

    • Author(s)
      三浦 飛鳥, 河津 光紀, 安保 佑一, 渡邊 厚介, 矢吹 智英, 宮崎 康次
    • Organizer
      第44回日本熱物性シンポジウム
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] Direct Electrical Probing of Anomalous Nernst Conductivity2023

    • Author(s)
      Weinan Zhou, Asuka Miura, Yuya Sakuraba, Ken-ichi Uchida
    • Organizer
      INTERMAG 2023
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      2022 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 炭窒化チタンサーメットの太陽光吸収材への応用2023

    • Author(s)
      長野 利春, 早川 翔大, 三浦 飛鳥, 渡邊 厚介, 矢吹 智英, 河野 翔也, 中村 和磨, 宮崎 康次
    • Organizer
      日本機械学会 九州支部 第76期 総会・講演会
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      2022 Research-status Report
  • [Presentation] 3ω法によるCs2SnI6薄膜の熱伝導率測定2023

    • Author(s)
      榊叶大,安保佑一,三浦飛鳥,渡邊厚介,矢吹智英,宮崎康次
    • Organizer
      日本機械学会 九州支部 九州学生会第54回学生員卒業研究発表講演会
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      2022 Research-status Report
  • [Presentation] MOD法によるCrN系薄膜の作製と熱電特性2023

    • Author(s)
      村田龍生,渡邊厚介,三浦飛鳥,矢吹智英,宮崎康次
    • Organizer
      日本機械学会 九州支部 九州学生会第54回学生員卒業研究発表講演会
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      2022 Research-status Report
  • [Presentation] 溶液法を用いたスピンコートによるCs2SnI6の薄 膜作製及び熱電性能評価2023

    • Author(s)
      河津光紀,安保佑一,三浦飛鳥,渡邊厚介,宮崎康次
    • Organizer
      日本機械学会 九州支部 九州学生会第54回学生員卒業研究発表講演会
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      2022 Research-status Report
  • [Presentation] フレキシブル熱電塗布膜の作製2023

    • Author(s)
      加藤尚之,渡邊厚介,三浦飛鳥,矢吹智英 ,宮崎康次
    • Organizer
      日本機械学会 九州支部 九州学生会第54回学生員卒業研究発表講演会
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      2022 Research-status Report
  • [Presentation] 異なるブレード材料からなる回転型トライボエレクトリック発電機の出力特性2023

    • Author(s)
      山崎隼,上原脩,児嶋広紀,三浦飛鳥,矢吹智英,宮崎康次
    • Organizer
      日本機械学会 九州支部 九州学生会第54回学生員卒業研究発表講演会
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      2022 Research-status Report
  • [Presentation] 廃棄物サーメットの太陽光吸収特性2022

    • Author(s)
      早川 翔大, 長野 利春, 三浦 飛鳥, 渡邊 厚介, 矢吹 智英, 中村 和磨, 宮崎 康史
    • Organizer
      第43回日本熱物性シンポジウム
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      2022 Research-status Report
  • [Presentation] Development of Halide Perovskite CsSnI3 Coated Films Doped Heavy Metal Ions2022

    • Author(s)
      Y. Ampo, M. Kawazu, M. Anjum, A. Miura, K. Watanabe, K. Miyazaki
    • Organizer
      ICOT2022
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      2022 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Thermoelectric properties of MASnI3 with Cl dopant2022

    • Author(s)
      Anjum Mustafa, Asuka, Miura, Kosuke Watanabe, Tomohide Yabuki, Koji Miyazaki
    • Organizer
      ICOT2022
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      2022 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Development of Printing Films Composed of Rare Earch Free n-type CoSb3 with Polyimide2022

    • Author(s)
      K. Susukida, K. Watanabe, A. Miura, K. K. Raut, C. Bourges, T. Mori, K. Miyazaki
    • Organizer
      ICOT2022
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Development of steady-state measurement process with high precision of thermal conductivity of metal wires by using self-Joule heating method2022

    • Author(s)
      Masaya Fujimura, Asuka Miura, Daiki Masumoto, Ren Umeno, Shrikant Saini, Kosuke Watanabe, Tomohide Yabuki, Koji Miyazaki
    • Organizer
      ICOT2022
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      2022 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Heat conduction across Bi2Te3-CsSnI3 interface using molecular dynamics simulation2022

    • Author(s)
      K. Kobayashi, Q. Wang, A. Miura, S. Kawano, S. Iikubo, K. Miyazaki
    • Organizer
      ICOT2022
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      2022 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Deposition of Bi0.4Sb1.6Te3-CsSnI3 Composite Films by Printing Method and Characterization of Thermoelectric Properties2022

    • Author(s)
      Sakura Kishishita, Kosuke Watanabe, Asuka Miura, Tomohide Yabuki, Koji Miyazaki
    • Organizer
      ICOT2022
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      2022 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 塗布によるBi0.4Sb1.6Te3-ハロゲン化ペロブスカイト複合膜の作製及び熱電特性評価2022

    • Author(s)
      岸下 さくら, 渡邊 厚介, 三浦 飛鳥, 矢吹 智英, 宮崎 康次
    • Organizer
      熱工学コンファレンス2022
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      2022 Research-status Report
  • [Presentation] 第一原理計算を用いたTiC/TiN超格子の光学特性計算2022

    • Author(s)
      長野 利春, 早川 翔大, 三浦 飛鳥, 渡邊 厚介, 矢吹 智英, 河野 翔也, 中村 和磨, 宮崎 康次
    • Organizer
      熱工学コンファレンス2022
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      2022 Research-status Report
  • [Presentation] Prediction on thermal radiative properties of TiC/TiN superlattices using first-principles calculation2022

    • Author(s)
      Toshiharu CHONO, Syota HAYAKAWA, Asuka MIURA, Kosuke WATANABE,Tomohide YABUKI, Shoya KAWANO, Kazuma NAKAMURA, Koji MIYAZAKI
    • Organizer
      The 13th Asian Thermophysical Properties Conference
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      2022 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 金属イオンをドープしたハロゲン化ペロブスカイト塗布膜の熱電特性2022

    • Author(s)
      安保 佑一, 河津 光紀, Mustafa Anjum, 三浦 飛鳥, 渡邊 厚介, 宮崎 康次
    • Organizer
      第19回 日本熱電学会学術講演会
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      2022 Research-status Report
  • [Presentation] Bi2Te3-CsSnI3界面熱輸送の分子動力学シミュレーション2022

    • Author(s)
      小林 風之介, 王 青, 三浦 飛鳥, 河野 翔也, 飯久保 智, 宮崎 康次
    • Organizer
      第19回 日本熱電学会学術講演会
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      2022 Research-status Report
  • [Presentation] スクッテルダイト型CoSb3による高性能熱電塗布膜の開発2022

    • Author(s)
      薄田 京, 渡邊 厚介, 三浦 飛鳥, Krushna K. Raut, Cedric Bourges, 森 孝雄, 宮崎 康次
    • Organizer
      第19回 日本熱電学会学術講演会
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      2022 Research-status Report
  • [Presentation] Bi2Te3-CsSnI3の界面熱抵抗測定2022

    • Author(s)
      宮崎 康次, 松本 稜己, 宮本 翔太郎, 矢吹 智英, 三浦 飛鳥, 渡邊 厚介
    • Organizer
      第59回日本伝熱シンポジウム
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      2022 Research-status Report
  • [Presentation] 第一原理計算を用いたTiCN系化合物の波長選択的ふく射特性の予測2022

    • Author(s)
      長野 利春, 早川 翔大, 三浦 飛鳥, 渡邉 厚介, 矢吹 智英, 河野 翔也, 中村 和磨, 宮崎 康次
    • Organizer
      第59回日本伝熱シンポジウム
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      2022 Research-status Report

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Published: 2022-04-19   Modified: 2025-01-30  

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