| 研究課題/領域番号 |
16H04283
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
熱工学
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| 研究機関 | 大阪府立大学 |
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研究代表者 |
有江 隆之 大阪府立大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (80533017)
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| 研究協力者 |
秋田 成司
竹井 邦晴
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| 研究期間 (年度) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2018年度)
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| 配分額 *注記 |
17,290千円 (直接経費: 13,300千円、間接経費: 3,990千円)
2018年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
2017年度: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2016年度: 9,880千円 (直接経費: 7,600千円、間接経費: 2,280千円)
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| キーワード | グラフェン / フォノン / 熱電変換 / フォノンエンジニアリング / ナノマイクロ熱工学 / 熱伝導率 / 同位体 |
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| 研究成果の概要 |
熱電変換の性能を向上させるためには、電気伝導特性を損なうことなく熱伝導特性を低下させることが重要である。二次元原子材料であるグラフェンの熱は、電子ではなくフォノンと呼ばれる準粒子が運ぶため、本研究ではグラフェンを用い、同位体や欠陥、歪みなどを導入することで、電気特性を変化することなく熱伝導特性のみを低下させることを試みた。同位体のヘテロ周期構造では、フォノンの伝導に違いが現れる周期長以下で特徴的な伝導が見られた。欠陥や歪みの導入においても、およそ80%の熱伝導率低下が見られた。これらの構造の導入が熱電変換デバイスの性能向上に有用な手法であることを示した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
熱を電気に変換する熱電変換は、従来廃棄されていた熱エネルギーを再利用するという観点から、現在非常に重要な技術と位置づけられている。熱電変換ではできるだけ電気特性を向上させるとともに熱伝導特性を低下させると性能が向上するが、両立させるのは困難である。本研究では二次元原子材料であるグラフェンをモデル材料とし、同位体や欠陥などを導入することで、電気特性を維持しつつ熱伝導特性を低下させることに成功した。今後さらに高性能の材料を使う上でも、本研究で得られた知見は有用である。
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