2018 Fiscal Year Annual Research Report
Pyrochlore lattice system as a high-performance energy conversion material
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16H03848
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
岡本 佳比古 名古屋大学, 工学研究科, 准教授 (90435636)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | パイロクロア / 熱電変換 / 幾何学的フラストレーション / 熱・エネルギー変換 / 磁場誘起歪 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本課題では、パイロクロア格子系の遷移金属化合物に現れる高エントロピー電子相が、従来材料を超える高いエネルギー変換効率をもつ熱電変換材料・固体冷凍材料を実現する可能性に着目する。平成30年度において、(a)ブリージングパイロクロア格子をもつ硫化物LiGaCr4S8とLiInCr4S8の磁歪、(b)Ta4SiTe4系熱電変換材料の性能向上を中心に研究を行った。
(a) 大小の正四面体が交替したパイロクロア格子である「ブリージングパイロクロア格子」をもつ硫化物LiGaCr4S8とLiInCr4S8焼結体試料が低温で磁場誘起歪を示すことを見出した。LiInCr4S8では等方的な磁歪が現れ、体積増加は9 Tの磁場中において最大で750 ppmに達する。一方、LiGaCr4S8では磁場を印加することで磁場と垂直方向により大きく歪むような異方的な磁場誘起歪を示した。これらの特徴的な磁場誘起歪にとって、ブリージングパイロクロア格子上で反強磁性相互作用と強磁性相互作用が共存していることが重要な役割を果たしていると考えられる。
(b) 平成29年度までの研究により、低温でn型の高い性能を示すことを見出したTa4SiTe4の性能向上を行った。まず、同族元素からなるNb4SiTe4においても化学ドープにより実用材料の水準を上回る高い熱電変換性能が現れることを見出した。また、Ta4SiTe4とNb4SiTe4の混晶系の合成に成功し、高い熱電変換性能が維持されることを明らかにした。混晶系の合成は、熱伝導率を低減し、熱電変換材料のエネルギー変換効率を改善するために必要不可欠である。
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| Research Progress Status |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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