| 研究課題/領域番号 |
17H03398
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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 |
複合材料・表界面工学
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
林 慶 東北大学, 工学研究科, 准教授 (70360625)
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| 研究分担者 |
宮崎 讓 東北大学, 工学研究科, 教授 (40261606)
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| 研究期間 (年度) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2019年度)
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| 配分額 *注記 |
18,330千円 (直接経費: 14,100千円、間接経費: 4,230千円)
2019年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
2018年度: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
2017年度: 11,180千円 (直接経費: 8,600千円、間接経費: 2,580千円)
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| キーワード | 熱電変換 / コンポジット / 金属相 / マグネシウムシリサイド / Mg2Si / 金属粒界相 / 機能性複合材料 |
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| 研究成果の概要 |
Mg2Si系熱電材料の出力因子PFと無次元性能指数zTを向上するために、金属粒界相を導入してコンポジット化した。金属としてMg、Al、Niを検討したところ、有効媒質理論ではすべての場合でPFとzTが向上すると予想されたが、実際に作製したコンポジットではMgとAlの場合で向上した。この理由として、金属/Mg2Siの界面における微細組織と障壁高さが関与していることを明らかにした。最大のzTはAl/Mg2Siコンポジット試料で得られた。Al粒界相を微細化して、電気伝導率の増加と熱伝導率の低減を実現し、Al部分置換試料よりも高いzT=0.6 (800 K)を達成した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究により、金属粒界相を用いてMg2Siの出力因子PFと無次元性能指数zTを両方向上できることが明らかになった。微細組織の形態を制御することで、電気伝導率の増加だけなく、熱伝導率を低減することができる。本成果は、Mg2Siだけでなく、他の熱電材料にも適用できることから、高効率の熱電材料開発を加速するとともに、化石燃料を使用せず、有害ガスや騒音を出さないクリーンな熱電発電の普及に貢献するものと期待される。
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