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2013 Fiscal Year Research-status Report

熱電材料の並列接続による熱流と電荷流の分離

Research Project

Project/Area Number 25630298
Research Category

Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research

Research InstitutionNational Institute for Materials Science

Principal Investigator

篠原 嘉一  独立行政法人物質・材料研究機構, その他部局等, グループリーダー (70343853)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 磯田 幸宏  独立行政法人物質・材料研究機構, その他部局等, 主幹研究員 (80354140)
Project Period (FY) 2013-04-01 – 2015-03-31
KeywordsSi-Ge系熱電材料 / 接合体 / 熱流 / 電荷流
Research Abstract

本研究は2年計画で、熱電材料合成、接合体作製および総合評価、特性評価について研究実施する。実施項目は以下のとおりである。1) 添加量の大きく異なるSi系およびSi-Ge系熱電材料を合成し、各材料の熱電特性(ゼーベック係数、電気伝導率、熱伝導率)を室温~100℃の温度範囲で計測する。2) 合成した材料を用いて組み合わせの異なる三組の接合体を真空拡散接合で作製する。3) 接合体の並列方向に温度差を与え、接合体側面について、赤外線サーモグラフィーを用いて温度分布、デジタルマルチメータを用いて電位分布を計測する。4) 熱電特性評価装置を用いて、接合体の熱電特性を室温~100℃の温度範囲で計測する。5) 計測結果を詳細に解析して、熱流と電荷流が接合体内部でどのような経路をとるのかを基礎的に明らかにする。
平成25年度は、上記項目のうち、1)および2)を実施した。ボロン添加の異なるSi-Ge系熱電材料を、(高周波溶解)→(粉砕・分級)→(ホットプレス)の手順で合成し、室温~400℃の温度範囲で、熱電特性を評価した。ボロン添加量の増加とともに、ゼーベック係数が減少し、電気伝導率と熱伝導率は増加することを確認するとともに、接合体作製において必要とされる熱電特性を実現するためのボロン添加量を明らかにした。この結果を元に、ボロン添加量の異なるSi-Ge系材料を合成し、それを真空拡散接合した接合体の合成を行った。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

本研究は1)~5)の5つの研究実施項目からなり、試料作製は1)および2)の実験項目に相当する。実験の工程数からすると、本研究において試料作製が大半を占めており、1)および2)の実験項目の実施から、達成度を「おおむね順調に進展している」と判断する。

Strategy for Future Research Activity

平成26年度は、接合体の熱電特性評価、温度および電位分布の評価を実施する予定である。新たな接合体が必要と判断された場合には、再度、材料合成および接合体作製を実施する予定である。

  • Research Products

    (3 results)

All 2013

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (2 results) (of which Invited: 1 results)

  • [Journal Article] 熱電変換の基礎と応用2013

    • Author(s)
      吉野淳二、篠原嘉一
    • Journal Title

      応用物理

      Volume: 82 Pages: 918~927

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Thermoelectric research activities in the Southeast Asia2013

    • Author(s)
      Y.Shinohara
    • Organizer
      IUMRS-ICA2013
    • Place of Presentation
      Indian Institute of Science,バンガロール,インド
    • Year and Date
      20131216-20131220
    • Invited
  • [Presentation] 熱電発電の実用化に向けて求められること2013

    • Author(s)
      篠原嘉一
    • Organizer
      第24回傾斜機能材料シンポジウム
    • Place of Presentation
      鳥取県産業技術センター
    • Year and Date
      20131031-20131102

URL: 

Published: 2015-05-28  

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