2016 Fiscal Year Annual Research Report
Low temperature synthesis of Mg-14 group alloys for energy conversion / storage media
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26420728
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| Research Institution | Tokai University |
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Principal Investigator |
佐藤 正志 東海大学, 工学部, 教授 (20459449)
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2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | シリサイド / 低温合成 / 固相合成 / 水素 / マグネシウム / 固相－気相反応 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題では、機能性無機材料として大きく期待をされているマグネシウム―１４族元素系金属間化合物の中から、特にMg2SiならびにMg2Geの高融点合金、さらに化学的に類似したMg2Snの作製方法について、伝統的な溶解法によらず、水素を利用した新たな低温固相合成法の開発とそのメカニズムについて検討することを目的としている。
最終年度では、水素が雰囲気として介在することで、MgおよびSi表面の酸化物層が還元され、清浄表面を有するMgとSi表面が接触して反応が進行するものと結論することが出来た。これは、水素が直接還元を促す訳ではなく、Mgに水素が吸収されることで微粉化・清浄表面の露出が起こり、エリンガムの原理によって雰囲気中の酸素分圧を低下させ、その低酸素分圧雰囲気がさらにSi表面の酸素を脱離させるというサイクルを促していることに起因している。水素が介在することで出現する圧倒的な低温下での合金形成反応は、元素表面同士の電子授受を阻害している酸化物表面を間接的に除去することで起こっていると考えられる。
研究期間全体として、従来の溶解法では作製困難であった高融点材料の新たな低温固相合成法を開発し、その反応メカニズムについて明らかとした。特にMg2Siは希少元素を用いない熱電変換材料等として注目をされており、本研究において得られた知見と合成を積極的に用いることで、過酷な温度管理等による組成制御の必要性がなくなることから、同材料の研究開発の裾野が広がるのではないかと期待することが出来る。
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