2017 Fiscal Year Annual Research Report
Development of the technique to measure thermal conductivity of small samples at high temperatures and its application to organic thermoelectric materials
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16K13840
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| Research Institution | Osaka City University |
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Principal Investigator |
吉野 治一 大阪市立大学, 大学院理学研究科, 准教授 (60295681)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 熱伝導度 / 定常比較法 / 熱輻射 / 有機熱電材料 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
新規熱電材料の探索のために，有機伝導体などの長さ1 mm程度の微小試料の熱伝導度を測定する新規な方法の開発を行った．我々は試料と直列に参照試料(マンガニン)を接続し，ヒーターで発生した熱を両者に通すことで，マンガニンとの比較から試料の熱伝導度を決定する定常比較法によって測定を行っている．これを実行するために試料に接続する熱電対を転用すれば，同時に電気抵抗と熱電能も決定できるため，単一の試料について無次元熱電性能指数ZTを決定することが可能である．つまり，試料依存性の大きい物質についてZTを系統的に調べることができる．
しかし，我々の従来の方法では，200 K以上の温度において，試料の熱伝導度が高温ほど過大に測定されるという問題があった．これは，マンガニンと試料からそれぞれ熱輻射等によって周囲に逃げる熱の割合が，ヒーターに近くより高温の参照試料で大きく，試料で小さいというアンバランスが原因である．
そこで，この問題を解決するために，試料のヒーターと反対側に第2の参照試料をつけ，流出によって失われる熱流を補正する試料ホルダーの作成を行った．さらに熱伝導度が既知である合金線(ニオブチタン)について，この新しい方法で測定を行った結果，得られた試料の熱伝導度は，我々の従来の方法によるものよりも約20%小さく，文献値により近い値となることがわかった．すなわち，本研究によって当初の予定通り，熱輻射の影響を大幅に低減した試料ホルダーの開発に成功した．
本研究で開発した新試料ホルダーとそれに関連した技術を利用して，研究期間中に学会発表計6件を行うことができた．さらに，現在投稿論文を準備中である．
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