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2009 Fiscal Year Final Research Report

Development of Thermoelectric Materials using Weakly Bonded Rigid Heavy Clusters

Research Project

  • PDF
Project/Area Number 19360286
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Research Field Physical properties of metals
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

KIMURA Kaoru  The University of Tokyo, 大学院・新領域創成科学研究科, 教授 (30169924)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) OKADA Junpei  東京大学, 大学院・工学系研究科, 助教 (90373282)
Project Period (FY) 2007 – 2009
Keywords電子・電気材料 / 廃熱利用 / 熱電変換材料 / クラスター / 化学結合 / 準結晶
Research Abstract

In AlPdRe and AlPdMn quasicrystals, we improved the microstructure and substituted the constitution elements according to our new guiding principle of WBRHC (weakly bonded rigid heavy clusters). We succeeded that the dimensionless figure of merit, ZT, increases 2.6 times to 0,21 by the substitution of Fe for Re in the former and 1.4 times to the largest value of 0.26 for the quaqsicrystals by the substitution of Ga for Al in the latter. On the other hand, in Al_2Ru which has been considered to be a related material for the Al-based quasicrystals, we succeeded to improve ZT to be 0.5 by substituting heavier Ga for Al and decreasing the thermal conductivity.

  • Research Products

    (33 results)

All 2010 2009 2008 2007 Other

All Journal Article (9 results) (of which Peer Reviewed: 8 results) Presentation (21 results) Book (2 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Thermoelectric properties of binary semiconducting intermetallic compounds Al_2Ru and Ga_2Ru synthesized by spark plasma sintering process2010

    • Author(s)
      Y. Takagiwa, Y. Matsubayashi, A. Suzumura, J. T. Okada, K. Kimura
    • Journal Title

      Materials Transactions 51

      Pages: 988-993

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Thermoelectric performance of Al-Pd-Mn quasicrystals : comparison with (1/1, 2/1-) AlPdMnSi approximants and improvement by Ga substitution for Al2009

    • Author(s)
      Y. Takagiwa, T. Kamimura, S. Hosoi, J. T. Okada, K. Kimura
    • Journal Title

      Zeitschrift fur Kristallographie 224

      Pages: 21-25

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Thermoeletric properties of Al-Pd-Re quasicrystal sintered by Spark Plasma Sintering (SPS) : effect of improvement of microstructure2009

    • Author(s)
      Y. Takagiwa, T. Kamimura, S. Hosoi, J. T. Okada, K. Kimura
    • Journal Title

      Zeitschrift fur Kristallographie 224

      Pages: 79-83

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Structural vacancies in Al-Pd-Mn quasicrystal and its (1/1, 2/1)-AlPdMnSi approximant crystals positron lifetime studies2008

    • Author(s)
      Y. Takagiwa, J. T. Okada, K. Kimura, H. Kitahata, Y. Matsushita, I. Kanazawa
    • Journal Title

      Philosophical Magazine 88

      Pages: 1929-1934

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Effect of Metal Doping on Thermoelectric Properties of Arc-Melted and Hot-Pressed β-Rhombohedral Boron2008

    • Author(s)
      H. Kim, T. Nakayama, J. Shimizu, K. Kimura
    • Journal Title

      Materials Transactions 49

      Pages: 593-599

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Thermoelectric properties of polygrained icosahedral Al_71-xGa_xPd20Mn_9 (x=0,2,3,4) quasicrystals2008

    • Author(s)
      Y. Takagiwa, T. Kamimura, S. Hosoi, J. T. Okada, K. Kimura
    • Journal Title

      Journal of Applied Physics 104

      Pages: 073721-1-4

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Composition dependence of positron annihilation lifetime for Al-Pd-Re-Ru quasicrystal and 2/1-AlPdRu approximant crystal2007

    • Author(s)
      Y. Takagiwa, J. Kobayashi, Y. Matsushita, I. Kanazawa, T. Nagata, K. Kimura, Y. Kobayashi
    • Journal Title

      Physica Status Solidi (c) 4

      Pages: 3570-3572

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Improvement of thermoelectric properties of icosahedral AlPdRe quasicrystals by Fe substitution for Re2007

    • Author(s)
      J. T. Okada, T. Hamamatsu, S. Hosoi, T. Nagata, K. Kimura, K. Kirihara
    • Journal Title

      Journal of Applied Physics 101

      Pages: 103702-1-4

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] アルミ系正20面体準結晶の熱電材料としての可能性2007

    • Author(s)
      岡田純平, 木村薫
    • Journal Title

      日本結晶学会誌 49

      Pages: 85-89

  • [Presentation] 放電プラズマ焼結法を用いた狭ギャップ金属間化合物の作製と熱電物性2010

    • Author(s)
      高際良樹, 松林佑華, 岡田純平, 木村薫
    • Organizer
      日本金属学会2010年春期大会
    • Place of Presentation
      筑波
    • Year and Date
      2010-03-30
  • [Presentation] Al-Pd-Mn 準結晶のPdのNi置換における熱電性能2010

    • Author(s)
      筒井正機, 鹿川和哉, 鈴木寛之, 金沢育三, 高際良樹, 木村薫
    • Organizer
      日本物理学会 第65回年次大会
    • Place of Presentation
      岡山
    • Year and Date
      2010-03-21
  • [Presentation] Thermoelectric properties of icosahedral Al-Pd-(Mn, Re) quasicrystals : Effect of improvement of microstructure and Ga substitution for Al atoms2009

    • Author(s)
      Y. Takagiwa, T. Kamimura, J. T. Okada, H. Kitahata, I. Kanazawa, K. Kimura
    • Organizer
      The 28th International Conference on Thermoelectrics (ICT2009)
    • Place of Presentation
      Freiburg, Germany
    • Year and Date
      20090726-20090730
  • [Presentation] RuGa_2 system : thermoelectric properties of promising bulk system2009

    • Author(s)
      Y. Takagiwa, A. Suzumura, K. Kimura
    • Organizer
      The 28th International Conference on Thermoelectrics (ICT2009)
    • Place of Presentation
      Freiburg, Germany
    • Year and Date
      20090726-20090730
  • [Presentation] AlPdMn準結晶のPdのNi置換と陽電子消滅実験2009

    • Author(s)
      鈴木寛之, 鹿川和哉, 関山裕貴, 茂澄孝夫, 金沢育三, 高際良樹, 木村薫
    • Organizer
      日本物理学会2009年秋季大会
    • Place of Presentation
      熊本
    • Year and Date
      2009-09-25
  • [Presentation] 単相単準結晶作製のためのAl-Pd-Re3元系状態図の精密化2009

    • Author(s)
      栗島宜郎, 岡田純平, 横山嘉彦, 高際良樹, 木村薫
    • Organizer
      日本金属学会2009年秋期大会
    • Place of Presentation
      京都
    • Year and Date
      2009-09-16
  • [Presentation] Ga2Ru 層状化合物の熱電物性2009

    • Author(s)
      鈴村彰敏, 高際良樹, 木村薫
    • Organizer
      日本金属学会2009年春期大会
    • Place of Presentation
      東京
    • Year and Date
      2009-03-29
  • [Presentation] 近似結晶 ZnSc 及び CdCa の陽電子寿命の比較2009

    • Author(s)
      鹿川和哉, 関山裕貴, 北畑宏樹, 金沢育三, 高際良樹, 木村薫, 山田庸公, 田村隆治, 大平俊行, 大島永康, 鈴木良一
    • Organizer
      日本金属学会2009年春期大会
    • Place of Presentation
      東京
    • Year and Date
      2009-03-28
  • [Presentation] 陽電子消滅法による AlReSi 近似結晶の空孔評価と電気物性2009

    • Author(s)
      関山裕貴, 茂澄孝夫, 北畑宏樹, 鹿川和哉, 松下泰久, 金沢育三, 永田智啓, 高際良樹, 木村薫, 大平俊行, 大島永康, 鈴木良一
    • Organizer
      日本物理学会第64回年次大会
    • Place of Presentation
      東京
    • Year and Date
      2009-03-27
  • [Presentation] La (TM, Al) 13 (TM=Fe, Co) の電子構造と熱電特性2008

    • Author(s)
      矢田部純, 秋山賢介, 高際良樹, 細井慎, 岡田純平, 木村薫
    • Organizer
      日本金属学会2008年秋期大会
    • Place of Presentation
      熊本
    • Year and Date
      2008-09-24
  • [Presentation] Zn・Sc 近似結晶の陽電子寿命測定2008

    • Author(s)
      茂澄孝夫, 北畑宏樹, 鹿川和哉, 金沢育三, 高際良樹, 木村薫, 山田庸公, 田村隆治, 大平俊行, 大島永康, 鈴木良一
    • Organizer
      日本金属学会2008年秋期大会
    • Place of Presentation
      熊本
    • Year and Date
      2008-09-23
  • [Presentation] 陽電子消滅法による AlReSi 近似結晶の空孔評価と電気物性2008

    • Author(s)
      関山裕貴, 茂澄孝夫, 北畑宏樹, 松下泰久, 金沢育三, 永田智啓, 高際良樹, 木村薫, 大平俊行, 大島永康, 鈴木良一
    • Organizer
      日本物理学会2008年秋季大会
    • Place of Presentation
      盛岡
    • Year and Date
      2008-09-21
  • [Presentation] Al2Ru と Ga2Ru 結晶の電子密度分布と熱電物性2008

    • Author(s)
      鈴村彰敏, 高際良樹, 細井慎, 木村薫, 金廷恩, 加藤健一, 高田昌樹
    • Organizer
      日本物理学会2008年秋季大会
    • Place of Presentation
      盛岡
    • Year and Date
      2008-09-20
  • [Presentation] Al-Pd-TM (TM:Mn, Re) 準結晶の熱電物性2008

    • Author(s)
      高際良樹, 上村享彦, 岡田純平, 木村薫
    • Organizer
      日本物理学会2008年秋季大会
    • Place of Presentation
      盛岡
    • Year and Date
      2008-09-20
  • [Presentation] 陽電子消滅法による1/1-AlReSi 近似結晶の研究2008

    • Author(s)
      北畑宏樹, 松下泰久, 金沢育三, 高際良樹, 永田智啓, 木村薫
    • Organizer
      日本金属学会2008年春期大会
    • Year and Date
      2008-03-28
  • [Presentation] Al-(Ga)-Pd-Mn 系安定正20面体準結晶の熱電物性2008

    • Author(s)
      高際良樹, 上村享彦, 細井慎, 岡田純平, 木村薫
    • Organizer
      日本金属学会2008年春期大会
    • Year and Date
      2008-03-28
  • [Presentation] 陽電子消滅法を用いたCd系準・近似結晶の空孔からの評価2008

    • Author(s)
      北畑宏樹, 松下泰久, 金沢育三, 田村隆二, 竹内伸, 高際良樹, 木村薫, 大平俊行, 大島永康, 鈴木良一
    • Organizer
      日本物理学会第63回年次大会
    • Place of Presentation
      大阪
    • Year and Date
      2008-03-23
  • [Presentation] Structural vacancies in Al-Pd-Mn quasicrystal and its (1/1, 2/1)-AlPdMnSi approximant crystals positron lifetime studies2007

    • Author(s)
      Y. Takagiwa, J. T. Okada, K. Kimura, H. Kitahara, Y. Matsushita, I. Kanazawa
    • Organizer
      Quasicrystals-The Silver JubileeTel-Aviv
    • Place of Presentation
      Israel
    • Year and Date
      20071014-20071019
  • [Presentation] AlPdMn (Si) 準結晶及び近似結晶の電気物性, Al-Ga元素置換効果2007

    • Author(s)
      高際良樹, 上村享彦, 細井慎, 岡田純平, 木村薫
    • Organizer
      日本物理学会第61回年次大会
    • Place of Presentation
      札幌
    • Year and Date
      2007-09-24
  • [Presentation] Cd 系準結晶及び近似結晶の陽電子消滅を用いた研究2007

    • Author(s)
      池田麻衣子, 北畑宏樹, 松下泰久, 金沢育三, 高際良樹, 木村薫, 田村隆治, 竹内伸
    • Organizer
      日本金属学会2007年秋期大会
    • Year and Date
      2007-09-19
  • [Presentation] Improvement of Thermoelectric Properties of Icosahedral Cluster Solids by Chemical Bonding Control2007

    • Author(s)
      K. Kimura, J. T. Okada, H. Kim, S. Hosoi, Y. Takagiwa, T. Kamimura, K. Akiyama, T. Hamamatsu, T. Nagata K. Kirihara
    • Organizer
      The DOYAMA SYMPOSIUM on Advanced Materials
    • Place of Presentation
      Tokyo, Japan (inveited)
    • Year and Date
      2007-09-06
  • [Book] クラスター固体 (熱電変換技術ハンドブック)2008

    • Author(s)
      木村薫, 岡田純平
    • Total Pages
      191-200
    • Publisher
      エヌ・ティー・エス
  • [Book] ホウ素固体の物理的性質、化学的性質 ホウ素・ホウ化物および関連物質の基礎と応用2008

    • Author(s)
      宇野良清, 木村薫
    • Total Pages
      3-48
    • Publisher
      シーエムシー出版
  • [Remarks]

    • URL

      http://www.phys.mm.t.u-tokyo.ac.jp/

URL: 

Published: 2011-06-18   Modified: 2016-04-21  

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