| Project/Area Number |
22KF0390
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| Project/Area Number (Other) |
22F22706 (2022)
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Multi-year Fund (2023)
Single-year Grants (2022) |
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| Section | 外国 |
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| Review Section |
Basic Section 26020:Inorganic materials and properties-related
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| Research Institution | National Institute for Materials Science |
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Principal Investigator |
森 孝雄 国立研究開発法人物質・材料研究機構, ナノアーキテクトニクス材料研究センター, 副センター長 (90354430)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
ABBASSI LINDA 国立研究開発法人物質・材料研究機構, ナノアーキテクトニクス材料研究センター, 外国人特別研究員
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| Project Period (FY) |
2023-03-08 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥2,300,000 (Direct Cost: ¥2,300,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
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| Keywords | 熱電材料 |
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| Outline of Research at the Start |
熱を電気に直接変換する熱電材料の応用が期待され、最近は室温近傍のセンサー電源応用が注目される一方、高温での火力発電所のトッピングサイクルや工場廃熱回収など、省エネ・カーボンニュートラルに貢献できる応用も期待されている。本研究では、高温熱電材料として、これまで結晶構造の複雑性や高い熱伝導率により、開発が遅れていた鉄ゲルマナイド関連化合物に着目し、電荷散乱とフォノン散乱の高度な制御による熱電的性質の高性能化原理を学術的により解明し、デバイスの試作も目指している。
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| Outline of Annual Research Achievements |
研究員は前年度に引き続き、合成がとてもチャレンジングである鉄ゲルマナイド系FeGeγ化合物の創製に関して、アーク溶解、石英管での溶解、メカニカルミリング、ボールミリング、焼き入れ、アニーリングなどのさまざまな合成法の最適化を進めて、最終的に鉄ゲルマナイド系FeGeγ化合物の最適な合成方法を確定した。すなわち、FeGeγを合成するためには、良好な均質性を確保するために、アーク炉を使用して鉄元素単体とゲルマニウム元素単体の断片を 3 回溶解した。得られたインゴットは、瑪瑙乳鉢を使用して粉砕して、粉末を活性化するために、ポットとステンレス鋼のボールを備えたボールミルを使用して粉末を 1 時間粉砕した。最後に、本研究の過程で、新規な高温相が発見されたが、低温相を促進するために、500℃で168時間アニーリングステップを実行した。FeGeγ化合物のプロセスに関わるもう一つの難しさとして、FeGeγ相が通常の条件では、合成に成功した粉末を緻密化するための放電プラズマ焼結（SPS）後に、密度の低い試料しか得られないが、特別研究員の研究費で購入した超高圧まで印可できる特注のタングステンカーバイドSPSダイとパンチを購入して実験に活用して、比較的緻密なペレットを得ることに成功した。鉄ゲルマナイド系FeGeγ化合物のドープ体もいろいろ作製して、熱電特性評価を実行して、ゼーベック係数と電気伝導率と熱伝導率の評価を行った。性能指数は 715K で 0.35 が得られた。今後は、本研究で確立した知見により、密度の更なる向上や2次相の制御によって、更なる高性能化得られることが期待できる。
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