Development of viable nanostructured thermoelectric materials

2019 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 17H02749
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Research Field: Nanomaterials engineering
• Research Institution: National Institute for Materials Science
• Principal Investigator: MORI Takao 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 国際ナノアーキテクトニクス研究拠点, グループリーダー (90354430)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2020-03-31
• Keywords: 熱電材料

Outline of Final Research Achievements

This research project dealt with utilizing original approaches to try to overcome the two paradoxical requirements for high thermoelectric performance. Regarding the requirement for high electrical conductivity and low thermal conductivity, there was the single instance obtained before for n-type skutterudite, but we have managed to expand it to a more universal performance enhancement principle, by successfully demonstrating the effectiveness of forming nanomicropores for p-type skutterudite and other material types. On the other hand, for the large Seebeck coefficient and high electrical conductivity requirement, we have shown by forming composites, large thermoelectric enhancements for various materials like MgTi2O5 could be obtained. Thereby, this research resulted in deeper understanding on the strategy to utilize composites for thermoelectric enhancement.

Free Research Field

無機材料科学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

人類が使用する石油・石炭・ガスなどの１次エネルギーの約７割は未利用の廃熱として捨てられており、この一部でも電気エネルギーとして回収できれば、省エネ・省 CO2社会の実現へ大きく前進することができる。ゼーベック効果によって廃熱を効率的に有用な電気に変換し得る熱電材料の開発は社会に大きな恩恵を与え得るが、相反する物理量を含んでいるために高性能化は容易ではない。本研究では、熱電材料の実用化を阻んできた２つのパラドックスに対して、ナノミクロ空孔およびコンポジット化が複数の材料系に対して熱電高性能化に普遍的にそれぞれ有効であることを明らかにして、熱電高性能化指針を構築することに成功した。