ガラス科学的アプローチによる熱貯蔵

• 研究課題/領域番号: 15H04119
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 無機材料・物性
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 高橋 儀宏 東北大学, 工学研究科, 准教授 (50442728)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 16,380千円 (直接経費: 12,600千円、間接経費: 3,780千円); 2017年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円); 2016年度: 6,630千円 (直接経費: 5,100千円、間接経費: 1,530千円); 2015年度: 7,540千円 (直接経費: 5,800千円、間接経費: 1,740千円)
• キーワード: ガラス / 蓄熱 / セラミックス / 構造・機能材料 / 再生可能エネルギー / エネルギー効率化 / 廃熱利用 / 結晶化

研究成果の概要

エネルギーの空間的・時間的ミスマッチを解消する均質性・大規模合成に優れたガラスベースの熱マネージメント材料の創製を試みた．優れた潜熱蓄熱性を有する二酸化バナジウム結晶（VO2）を分散させたガラス材料「VO2分散ガラス」の創製に成功し，構造相転移に基づく蓄熱および温度保持性能を確認した．また，ガラスマトリックスとして五酸化バナジウム（V2O5）を主成分とする新規ガラスを開発し，高い耐水性とVO2分散性を実証した．VO2分散ガラスにおける良好な吸熱・放熱の繰り返し特性も確認されたことから，新規全固体型潜熱蓄熱材料として期待される．

研究成果

• [雑誌論文] VO2-dispered glass: A new class of phase change material (2018)
  • 著者名/発表者名: K. Muramoto, Y. Takahashi, N. Terakado, Y. Yamazaki, S. Suzuki, T. Fujiwara
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 8 号: 1
  • DOI: 10.1038/s41598-018-20519-6
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Variation in Pockels constnts of silicate glass-ceramics prepared perfect surface crystallization (2018)
  • 著者名/発表者名: K. Takano, Y. Takahashi, T. Miyazaki, N. Terakado, T. Fujiwara
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 巻: 112 号: 2
  • DOI: 10.1063/1.5017671
  • 査読あり
• [雑誌論文] Multicolor emission based on amorphous-to-crystalline phase transition in nanostructured Mn-doped glass (2017)
  • 著者名/発表者名: Y. Hoshino, Y. Takahashi, N. Terakado, T. Fujiwara
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: 56 号: 12 ページ: 120302-120302
  • DOI: 10.7567/jjap.56.120302
  • NAID: 210000148438
  • 査読あり
• [雑誌論文] Affects of supercooled liquid state on the properties of the crystallized phase: Microscopic and spectroscopic observations in ZnO-crystallized glass-ceramics (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Takahashi, M. Kinoshita, T. Miyazaki, M. Osada, N. Terakado, T. Fujiwara
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 巻: 107 号: 6
  • DOI: 10.1063/1.4928538
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Pockels effect of silicate glass-ceramics: Observation of optical modulation in Mach-Zehnder system (2015)
  • 著者名/発表者名: K. Yamaoka, Y. Takahashi, Y. Yamazaki, N. Terakado, T. Miyazaki, T. Fujiwara
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 5 号: 1
  • DOI: 10.1038/srep12176
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] High thermal stability of red-emission in Mn-doped benitoite-type strontium silicogermanate (2015)
  • 著者名/発表者名: R. Suzuki, Y. Takahashi, K. Iwasaki, N. Terakado, T. Fujiwara
  • 雑誌名: Applied Physics Express 巻: 8 号: 7 ページ: 072603-072603
  • DOI: 10.7567/apex.8.072603
  • NAID: 210000137582
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] 潜熱蓄熱材料を指向した二酸化バナジウム分散ガラス (2017)
  • 著者名/発表者名: 村本 圭，高橋儀宏，寺門信明，山崎芳樹，鈴木 茂，藤原 巧
  • 学会等名: 第64回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: パシフィコ横浜（横浜市）
  • 年月日: 2017-03-14
• [学会発表] 二酸化バナジウム分散ガラスの作製条件が与える蓄熱特性への影響 (2017)
  • 著者名/発表者名: 小松 成，村本 圭, 寺門 信明，高橋 儀宏，藤原 巧
  • 学会等名: 第64回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: パシフィコ横浜（札幌市）
  • 年月日: 2017-03-14
• [学会発表] VO2-dispersed Glass as New Latent Heat Storage Material (2017)
  • 著者名/発表者名: K. Muramoto, Y. Takahashi, N. Terakado, T. Fujiwara
  • 学会等名: The 12th Pacfic Rim Conference on Ceramics and Glass Technology including GLASS & OPTICAL MATERIALS DIVISION MEETING
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] VO2-Dispersed Glass toward Massive Latent Heat Storage Material based on Solid-Solid Phase (2017)
  • 著者名/発表者名: K. Muramoto, Y. Takahashi, N. Terakado, Y. Yamazaki, S. Suzuki, T. Fujiwara
  • 学会等名: The 34th International Japan-Korea Seminar on Ceramics
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 新規蓄熱材料に向けた二酸化バナジウム分散ガラスの創製 (2016)
  • 著者名/発表者名: 村本 圭，寺門信明，高橋儀宏，山崎芳樹，鈴木 茂，藤原 巧
  • 学会等名: 日本セラミックス協会東北北海道支部研究発表会
  • 発表場所: 北海道大学（札幌市）
  • 年月日: 2016-10-27
• [学会発表] Mn-doped Germanates as Rare-earth Free Red-phosphor (2016)
  • 著者名/発表者名: Y. Takahashi, J. Kunitomo, R. Suzuki, Y. Odawara, N. Terakado, T. Fujiwara
  • 学会等名: The 4th International Symposium on Rare Earth Resource Utilization & The 7th International Symposium on Functional Materials
  • 発表場所: Changchun Institute of applied Chemistry, Changchung, China
  • 年月日: 2016-08-16
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Red-emissive Mn-doped Tetragermanate Phase: Synthesis and Spectroscopic Study (2016)
  • 著者名/発表者名: Y. Takahashi, J. Kunitomo, R. Suzuki, Y. Odawara, N. Terakado, T. Fujiwara
  • 学会等名: Global Forum on Advanced Materials and Technologies for Sustainable Development (GFMAT2016)
  • 発表場所: Toronto Marriott Downtown Eaton Centre Hotel, Tronto, Canada
  • 年月日: 2016-06-26
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] VO2結晶化ガラス創製のための還元剤添加による析出相制御 (2016)
  • 著者名/発表者名: 村本 圭，寺門信明，高橋儀宏，藤原 巧
  • 学会等名: 第63回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 東京工業大学（東京都目黒区）
  • 年月日: 2016-03-19
• [学会発表] Fabrication of VO2-crystallized glass for a latent heat storage material (2015)
  • 著者名/発表者名: K. Muramoto, N. Terakado, Y. Takahashi, T. Fujiwara
  • 学会等名: Cystallization 2015
  • 発表場所: Nagaoka Grand Hotel, Nagaoka, Niigata, Japan
  • 年月日: 2015-10-12
  • 国際学会
• [学会発表] Crystallization in glass with transition-metal oxide: Comprehensive aspects of glass-ceramics for advanced functional materia (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Takahashi, N. Terakado, T. Fujiwara
  • 学会等名: Cystallization 2015
  • 発表場所: Nagaoka Grand Hotel, Nagaoka, Niigata, Japan
  • 年月日: 2015-10-12
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 潜熱蓄熱特性を有するVO2結晶化ガラスの創製 (2015)
  • 著者名/発表者名: 村本 圭，寺門信明，高橋儀宏，藤原 巧
  • 学会等名: 日本セラミックス協会 第28回秋季シンポジウム
  • 発表場所: 富山大学（富山県富山市）
  • 年月日: 2015-09-16
• [学会発表] New Glass-Ceramics toward Advanced Functional Material: Conception and Creation (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Takahashi, N. Terakado, T. Fujiwara
  • 学会等名: The 8th Symposium on China Functional Glasses and International Forum on New Photoelectric Materials (SCFG-2015)
  • 発表場所: Changchun University of Science and Technology, Changchun, China
  • 年月日: 2015-09-09
  • 国際学会 / 招待講演
• [図書] セラミックス (2016)
  • 著者名/発表者名: 高橋儀宏，寺門信明，藤原 巧
  • 出版者: 日本セラミックス協会