2002 Fiscal Year Annual Research Report
導電性酸化物における高エントロピー伝導と熱電変換材料への応用
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13650740
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
大瀧 倫卓 九州大学, 大学院・総合理工学研究院, 助教授 (50223847)
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| Keywords | 酸化物熱電材料 / コバルト酸ナトリウム / バナジン酸リチウム / 微細ヘテロ構造 / 部分元素置換 / イオン交換 / 酸化亜鉛 / 強相関電子系 |
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| Research Abstract |
本年度は、前年度の結果を踏まえて、下記の項目について研究を進めた。
1.NaCo_2O_4系酸化物における部分元素置換と非化学量論制御
現時点で最も優れた酸化物熱電材料であるNaCo_2O_4のNaサイトのNi置換により導電率のみの、CoサイトのNi置換によりゼーベック係数のみの増大が認められたため、構造パラメータ・導電率・Seebeck係数・キャリア移動度などの置換量依存性を詳細に検討した。また、Naの揮散によるNa非化学量論性の制御を目的として、電気化学的Na分圧センサを取りつけた焼成炉を構成し、試料合成時のNa分圧のin situモニタと精密制御を進めている。
2.LiV_2O_4系酸化物の合成と輸送特性の評価
NaCo_2O_4と同様の層状結晶構造を持つLiV_2O_4、およびLiVO_2の焼結体を合成して熱電特性を測定したところ、ゼーベック係数は大きな正の値をとるものの、導電率はかなり低く、その温度依存性は半導体的であった。VサイトヘのMgやCaの部分置換固溶によるホールドープを検討したが、導電率の向上には至らなかった。電子比熱係数を示すことから、有効質量が極めて大きいためと思われる。
3.ZnO系酸化物における微細構造制御と輸送特性との関連
引き続き焼結体の多孔質化による微細ヘテロ構造の導入を検討している。PMMAなどの有機樹脂微粒子を分散させ、300℃付近で一旦保持してから1400℃で焼結することにより、マトリックス部分が繊密に連続しつつ内部に微小な空孔を有する微細構造が実現できることがわかった。大気中でもゼーベック係数に大きな負の極大が出現することから、細孔径が電子の平均自由行程より短くなっていることが示唆される。
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Research Products
(5 results)
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[Publications] S.Maeda, N.Ohtaki: "Synthesis and Quantum Confinement Effect of Self-Assemblied Lamellar Fe_2O_3 Superlattice"Proceedings of the 4th Cross Straits Symposium on Materials, Energy and Environmental Engineering. 122-123 (2002)
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[Publications] Y.Nojiri, M.Ohtaki: "Ni-doping by Substitution and Ion-Exchange Reactions of Thermoelectric Oxide NaCo_2O_4"Proceedings of the 4th Cross Straits Symposium on Materials, Energy and Environmental Engineering. 248-249 (2002)
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[Publications] M.Ohtaki, S.Shige: "Enhanced Thermoelectric Performance Due to Ultrafine Heterostructures Embedded in Sintered Al-doped ZnO"Proceedings of the 21^<st> International Conference on Thermoelectrics. (印刷中). (2003)
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[Publications] Y.Nojiri, M.Ohtaki: "Site-selective Doping of Transition Metal Cations into NaCo_2O_4"Proceedings of the 21^<st> International Conference on Thermoelectrics. (印刷中). (2003)
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[Publications] Michitaka Ohtaki, Ed. K.Koumoto et al.: "Oxide Thermoelectrics"Research Signpost. 255 (2002)
