微粒子分散による熱電変換材料の高性能化機構

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09450273
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 永井 宏 大阪大学, 大学院・工学研究科, 教授 (80029206)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 井藤 幹夫 大阪大学, 大学院・工学研究科, 助手 (00294033) ; 勝山 茂 大阪大学, 大学院・工学研究科, 助手 (00224478) ; 真島 一彦 大阪大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (60029270)
• Keywords: 熱電材料 / メカニカルアロイング / ナノコンポジット / 熱起電力 / 電気抵抗 / 熱伝導率 / 粉末冶金 / 燃結材料

Research Abstract

熱電変換材料の性能Zは、Z=α^2/ρk(α:熱起電力、ρ:電気抵抗、κ:熱伝導率)で表され、高性能化するには、αを増大させ、ρおよびκを低下させることが必要である。
本研究てば、FeSi_2系およびCoSb_3系熱電変換材料について、(1)ρの小さい金属相微粒子の分散によってρおよびκの低減効果、(2)各種セラミックス微粒子の分散によって結晶粒微細化と分散粒子でのフォノン散乱の増加によるκの低減効果について検討し、さらにその機構について追求した。得られた主な成果を要約すると、以下の通りである。
1)メカニカルアロイング(MA)法により、各種微粒子を分散させFeSi_2系およびCoSb_3系熱電変換材料をホットプレスによって作製することに成功した。
2)FeSi_2にSi及びCを添加してMAすることによって、FeSi_2中3にSiC趣微粒子を均一・微細に分散させ,熱伝導率を著しく低下させるにとにより、性能を大幅に向上させることができた。
3)CoSb_3に電気抵抗が小さいFeSb_2あるいはNiSb_2を添加してMAすることによって、電気抵抗および熱伝導率が小さい微粒子分散型CoSb_3系熱電材料が得られた。
4)熱電材料への微粒子分散効果がn型およびp型において異なること、その原因がマトリックスと微粒子の電子的相互作用によることを、ホール係数測定により明らかにした。

Research Products

• [Publications] 永井宏: "Thermcelectric Properties of Sintered FeSi_2 with Dispersion of Second Phases"Proc. of MATHERN'98. 2・1. 595-600 (1999)
• [Publications] 永井宏: "Thermcelectric Propenies of β-FeSi_2 with Dispersion of SiC by MA"Proc, of ICT98. 17 ・ 1. 374-377 (1999)
• [Publications] 勝山茂: "Effect of Mechanical Grinding on the Thermoelectric Properties of CoSb_3-FeSb_2 Composite"Proc. of ICT98. 17 ・ 1. 342-346 (1999)
• [Publications] 井藤幹夫: "Preparation of lron Disilicide by Sintering with Cu Addition and Their Thernmolectric Propertles"Proc. of ICT99. 18・1. 452-455 (1999)
• [Publications] 勝山茂: "Thermoelectric Properties of Cobalt-Antimony3 with Oxide Particles Dispersion"Proc. of ICT99. 18・1. 541-544 (1999)
• [Publications] 勝山茂: "MGおよびMA法による熱電変換材料の高性能化"粉体および粉末冶金. 46・3. 219-226 (1999)