2014 Fiscal Year Annual Research Report
Si一次元鎖を内包したB二十面体網目構造を有するNa-B-Siの熱電特性の解明
| Project/Area Number |
25820327
|
|---|
| Research Institution | Tohoku University |
|---|
Principal Investigator |
森戸 春彦 東北大学, 多元物質科学研究所, 助教 (80463800)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2015-03-31
|
| Keywords | 熱電変換材料 / 新規ホウ化物 / 反応焼結 / 新規結晶構造 / ナトリウム / ホウ素 / シリコン |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、高温熱電変換材料の開発を目指し、新規物質Na8B74.5Si17.5の熱電特性を明らかにすることを目的とした。
本年度は、反応焼結法によって作製したNa-B-Siのバルク体を用いて、本化合物の電気伝導率、ゼーベック係数および熱伝導率を測定し、熱電性能指数ZTを評価した。本化合物では、温度の上昇とともにゼーベック係数が大きくなり、それに伴いZTの値も大きくなることが明らかになった。本化合物は、温度の上昇とともに性能指数が上昇することから、高温熱電変換材料の候補物質として有望であると考えられる。また、Na-B-Si のSiの一部をAlやGeで置換することで、電気伝導率やゼーベック係数などの熱電特性を制御することができた。元素置換に関しては、原料であるNaSiとNaGeの状態図を作成したところ、NaSiとNaGeが全率固溶することが明らかになった。
本研究で用いた反応焼結法を、Na-B-Si化合物と同じくNaを構成元素に含むNaB5Cの合成に適応したところ、NaB5Cのバルク体の合成に成功した。この結果より、本手法は、Naなどのアルカリ金属を構成元素に含む化合物のバルク体合成に適した手法であることが実証された。
また、反応焼結法によって作製したNa-B-Si化合物のバルク体は高い曲げ強度を示すことが明らかになり、本化合物は、熱電変換材料だけではなく、軽量の構造材料としても応用できる可能性が見出された。
研究期間全体を通じて、新規物質Na8B74.5Si17.5の熱電特性を明らかにすることができた。本化合物は、元素置換や結晶構造制御によって、さらに特性が向上することが予想されることから、今後の展開が期待される。
|
