2022 Fiscal Year Annual Research Report
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20K21162
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
黒崎 健 京都大学, 複合原子力科学研究所, 教授 (90304021)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
大石 佑治 大阪大学, 大学院工学研究科, 准教授 (20571558)
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| Project Period (FY) |
2020-07-30 – 2023-03-31
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| Keywords | ヒ化ホウ素 / ホウ化シリコン / 熱伝導率 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ヒ化ホウ素の毒性に起因する実験の困難さから、材料の合成と特性評価に多くの負担が生じた。そのため、ヒ化ホウ素に類するホウ素化合物のうち、無毒で安価、取り扱いのしやすい物質としてホウ化シリコンに着目することとした。
Si-Bに減刑状態図によると、ホウ化シリコンには、SiB6やSiB4、あるいはSi:B比が非化学両論組成となるSiBnなどが存在するが、今回は、それらの中でも合成が容易であるとの報告があるSiB4を取り上げた。また、SiB4そのものの物性について評価するのではなく、熱電材料としての活用が期待できるSiB4とSiの複合材料の物性に着目した。
本研究では、固相反応法とSPSを組み合わせた手法により、SiB4とSiの複合材料バルク試料を合成し、その熱伝導率を評価した。特に、複合材料の組織が熱伝導率に及ぼす影響を、系統的に評価した。具体的には、粒径が1μm、5μm、45μm、300μmの四種類のSiを準備し、それ以外の材料パラメータは極力同程度としたうえで、SiB4とSiの複合材料の熱伝導率に及ぼすSiの粒径の大きさの影響を実験的に評価した。結果、Siの粒径が5μm、45μm、300μm の試料はほぼ同程度の熱伝導率を示す一方で、1μmの試料は明確に他の三試料よりも低い熱伝導率を示した。本研究により、Siの粒径が1μm前後のところで、SiB4とSiの複合材料の熱伝導率の大小を決定する閾値があることがわかった。
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