2014 Fiscal Year Annual Research Report
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24560246
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| Research Institution | Ishikawa National College of Technology |
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Principal Investigator |
義岡 秀晃 石川工業高等専門学校, その他部局等, 准教授 (80259845)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
加藤 亨 石川工業高等専門学校, その他部局等, 教授 (50612016)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 機能材料 / 熱工学 / 凝固 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は，過冷却凝固法を利用した凝固組織の指向制御を追究するものであり，その結果を高性能な熱電変換材料の開発に応用させようとするものである．本年度は，前年度に引き続き，BiTe系の熱電変換材料を供試した実験を行い，過冷却度，温度勾配，初期組成などの凝固パラメータがミクロ組織に与える影響について調査するともに，将来の環境発電デバイスとしての高性能熱電変換材料を開発するための方法について検討した．具体的な研究成果を次に示す．
（１）本研究の材料製造法は，冷却端と加熱端の熱流制御を用いて非一様性の強い過冷却場を形成させ，組織スケールの指向性・傾斜性から原子スケールの結晶構造の配向性に至までの秩序性の高い微視的構造を発現させる凝固法である．そのための凝固場を達成するための試験装置の構成が提示された．
（２）本プロセスを経て形成されるミクロ組織は，ファセット状の化合物結晶と共晶マトリックスからなる．ある一定の条件下で形成される凝固組織は指向性と傾斜構造を兼ね備えており，さらには六方晶系のBi2Te3結晶のC軸が熱電変換の性能に対して有利な方向に整えられることが明らかとされた．
（３）凝固組織の微細化に関しては過冷度ならびに温度勾配が大きくなるほど結晶の数密度が大きくなり，また結晶の成長指向性に関しては温度勾配が大きくなるほど指向性が向上することが明らかとなった．初期組成の影響については，初期組成が初晶となる化合物組成より大きくなるにつれて結晶の繊維幅と繊維体積率が小さくなり，指向性はある一定の初期組成以上で達成し得ることが明らかとなった．以上，凝固パラメータが組織に与える影響と高性能な熱電変換材料を開発するための操作条件が概ね明らかとされた．
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