2023 Fiscal Year Research-status Report
高エントロピー合金化手法による高性能熱電材料の開拓
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22K14480
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| Research Institution | Tokyo Metropolitan University |
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Principal Investigator |
山下 愛智 東京都立大学, 理学研究科, 助教 (20849351)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Keywords | ハイエントロピー合金 / ハイエントロピー型化合物 / 熱電変換材料 / 金属カルコゲナイド |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ハイエントロピー合金（HEA)の概念を化合物へと拡張した熱電材料の開拓を実施してきた。昨年度に引き続き、温度増大に伴いHexagonal、Rhombohedral, Cubic構造へと相転移を示すAgBiSe2に対して、Ｓｅサイトの多元素固溶によるHE化を実施した。これまでに、HE化によって、Cubic構造が安定化できることを報告した。HE型AgBiSe2において、層状構造を有するHexagonal構造における格子熱伝導率低減の起源解明を試みた。x増大による多元素固溶が大きな格子の乱れや歪みの導入が格子熱伝導率の低減に寄与し、熱電性能の向上に繋がっていることを明らかにした（論文投稿中、arXiv番号:arXiv:2405.02601）。また、AgBiSe2系で最も高い熱電性能を示すCubic構造において、多元素固溶が熱電性能に与える影響を解明するため、クエンチ処理によって、x = 0.0, 0.2, 0.4, 0.6の4試料全てをCubic構造化することに成功した。室温以下の熱電特性の評価から、x増大に伴い熱電性能が増大していくことを見出した。また、Cubic構造では、Hexagonalとは異なりx増大による格子熱伝導率の低減には原子の質量差のみが寄与していることを明らかにした。また、ZTはｘ量増大に伴い系統的に向上していくことを見出した（論文投稿中、arXiv番号:arXiv:2404.00984）。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
AgBiSe2系における二次元構造（層状構造）と三次元構造の異なる結晶構造において、ＨＥ化がそれぞれの結晶構造において格子熱伝導率の低減に寄与することを見出し、その起源を明らかにした。
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| Strategy for Future Research Activity |
AgBiSe2系に限らず、異なる結晶構造を有する物質系においても格子熱伝導率低減の起源を解明し、普遍的な物質設計の指針を見出す。層状物質Zintl相や籠状構造を有するスクッテルダイト系など様々な物質系においてもハイエントロピー化を取り入れ、熱電特性に及ぼす影響を明らかにする。
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[Journal Article] Stability and Metastability of Li3YCl6 and Li3HoCl62023
Author(s)
Ito Hiroaki、Nakahira Yuki、Ishimatsu Naoki、Goto Yosuke、Yamashita Aichi、Mizuguchi Yoshikazu、Moriyoshi Chikako、Toyao Takashi、Shimizu Ken-ichi、Oike Hiroshi、Enoki Masanori、Rosero-Navarro Nataly Carolina、Miura Akira、Tadanaga Kiyoharu
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Journal Title
Bulletin of the Chemical Society of Japan
Volume: 96
Pages: 1262～1268
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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