2020 Fiscal Year Annual Research Report
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19K22073
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
藤田 麻哉 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 材料・化学領域, 研究チーム長 (10323073)
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| Project Period (FY) |
2019-06-28 – 2021-03-31
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| Keywords | 相転移畜熱 / 電子相 / 固体畜熱 / 電荷・スピン・軌道 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
エネルギーバリューチェーン施策において重要な位置付けにある「蓄熱」に新たな展開をもたらすために、固体保持して“溶けない”相変化型蓄熱材(Solid- State Phase Change Material:SPCM)の開発を行った。電子系の強相関に由来する電子相において、電荷・スピン・軌道に由来 して相転移を生じると、パラフィ ンや有機材に匹敵する吸放熱が実現できることに注目し、同時に、巨大潜熱の源である電子相関由来の電子構造が、材料として部材化、特に焼結に影響する界面・粒界エネルギーバランスに影響する機構についても第一原理計算を用いて検討した。例として、二酸化バナジウムは電子相関に由来して金属・絶縁体転移を生じ、この際に大きな潜熱を発生するが、同時に、その電子状態の特異性が部材としての難焼結性に直結しており、すなわち高築熱特性を有するがためにバルク部材として非常に形成しづらい、という状況にあることがわかった。前年度から継続して発案・着手してきた本系の焼結改善方式（自己同一化反応性焼結）は、この二律背反性を解除する上で理にかなった方式であることが確かめられた。また、本年度は、大学の連携研究者と共同研究を行い、NdCu3Fe4O12 ペロブスカイト酸化物において、Feの異常電子価と電価不均化に由来する相転移において、電荷・スピン自由度を巻き込んだ巨大エントロピー変化が生じ、これを外部圧力印加により、いわゆるbarocaloric効果としてアクティブ畜熱動作を実現できることが明らかとなった。
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