| 研究課題/領域番号 |
20H00394
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| 研究種目 |
基盤研究(A)
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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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| 審査区分 |
中区分36:無機材料化学、エネルギー関連化学およびその関連分野
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
宮崎 讓 東北大学, 工学研究科, 教授 (40261606)
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| 研究分担者 |
林 慶 東北大学, 工学研究科, 准教授 (70360625)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
46,150千円 (直接経費: 35,500千円、間接経費: 10,650千円)
2022年度: 10,920千円 (直接経費: 8,400千円、間接経費: 2,520千円)
2021年度: 9,230千円 (直接経費: 7,100千円、間接経費: 2,130千円)
2020年度: 26,000千円 (直接経費: 20,000千円、間接経費: 6,000千円)
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| キーワード | 熱電変換 / 格子熱伝導率 / 非整合構造 / ナノ構造 / 非整合複合結晶 / チムニーラダー型化合物 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
対象とするMnSiγ(γ ~1.7)においては、非整合ナノドメイン分裂と呼ばれる、Si原子の配列が規則的な領域（規則ドメイン）と、歪みが大量に入った縞状領域（不規則ドメイン）のナノレベルでの微細組織分裂が形成される。本研究では、非整合ナノドメイン分裂が生じる起源を解明するとともに、元素置換による分裂形態（サイズ、形状、分布状態）と熱伝導率との関連を詳細に調べて、格子熱伝導率を大幅に低減可能なナノ組織の実現を図り、実用レベルにある熱電発電材料および発電モジュールを創製する。
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| 研究成果の概要 |
マンガンケイ化物系熱電発電材料において、結晶構造の特異性に起因して生じる多彩なナノ組織形態に着目した物質設計・開発を行い、低い格子熱伝導率に繋がるナノ組織形態を実現した。その結果、この系の熱力学的安定相においてこれまで最高の無次元性能指数 zT=0.75を示す試料の合成に成功した。また、得られた知見を基に、n型試料の合成・性能向上にも着手している。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
結晶の非整合性に基づく多彩なナノ組織と、それがフォノン伝播ひいては格子熱伝導率に及ぼす影響を系統的に明らかにし、それらの知見を基に実用レベルの熱電発電材料を創製した学術的価値の高い研究である。社会的には、本材料の利用により、自動車エンジンからの排熱有効利用により燃費の向上およびCO2排出量の削減に資する効果が期待される成果である。
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