研究課題/領域番号 |
17K06841
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研究種目 |
基盤研究(C)
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配分区分 | 基金 |
応募区分 | 一般 |
研究分野 |
構造・機能材料
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研究機関 | 山陽小野田市立山口東京理科大学 |
研究代表者 |
阿武 宏明 山陽小野田市立山口東京理科大学, 工学部, 教授 (60279106)
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研究分担者 |
岡本 和也 山陽小野田市立山口東京理科大学, 工学部, 助教 (70756113)
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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 |
4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2019年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2018年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2017年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
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キーワード | 未利用排熱有効利用 / 熱電発電 / クラスレート / ゼーベック係数 / 導電率 / 熱伝導率 / ナノ界面制御 / 界面ポテンシャル / 未利用熱有効利用 / 元素置換 / ナノ界面 / 非平衡グリーン関数法 / シリコン / ナノ化プロセス / 省エネルギー / 半導体 / ナノ材料 / 熱電変換 |
研究成果の概要 |
省エネルギー・環境共生型社会への転換に向けて、膨大な量の未利用排熱を電気エネルギーに直接変換する熱電発電技術の実用化を加速させるため、本研究では高温領域の熱電素子材料として期待される半導体クラスレート材料のナノ界面・構造制御による革新的複合材料を創製し、熱電性能の飛躍的な向上を目指した。次の2つの新しい視点からの材料設計に関する有益な知見を得た。(1)ホスト構造を変調した新規のクラスレートの創製に成功し、それらの化合物においてpn制御ならびに熱電性能の向上を達成した。(2)ナノ界面・組織構造の導入により生じる界面ポテンシャルに起因するゼーベック係数の増加効果に関する知見を得た。
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研究成果の学術的意義や社会的意義 |
省エネルギー・環境共生型社会への転換に向けて、膨大な量の未利用排熱を電気エネルギーに直接変換する熱電発電の実用化の要求が高まっており、本研究は高温領域の熱電材料として有望な半導体クラスレートのナノ界面・構造制御により革新的複合材料を創製し、熱電変換効率の向上に寄与する有益な成果を得た。本研究で対象としたシリコン(Si)系クラスレートは資源量・コスト・環境安全性の応用上の観点からも有利な材料系であり、その性能向上に関する成果は熱電発電の実用化の観点からも意義がある。さらに、ナノ界面・構造の制御による熱電性能の向上に関して新たに得られた知見はナノ材料科学の発展にも寄与するものとして意義がある。
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