| 研究課題/領域番号 |
21K04715
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分26050:材料加工および組織制御関連
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| 研究機関 | 神奈川工科大学 (2022-2023)
宇部工業高等専門学校 (2021) |
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研究代表者 |
茂野 交市 神奈川工科大学, 工学部, 教授 (60707131)
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| 研究分担者 |
山崎 友紀 法政大学, 経済学部, 教授 (50311048)
相馬 岳 香川高等専門学校, 機械電子工学科, 教授 (60508266)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2023年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2022年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2021年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
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| キーワード | 熱電材料 / コバルト層状化合物 / セラミックス / 酸化剤 / 水熱ホットプレス / コールドシンタリング |
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| 研究開始時の研究の概要 |
熱電材料は温度差を起電力に変換できるため、材料特性次第ではクリーンな新エネルギー源としてのポテンシャルを有する。申請者は最近、セラミック系熱電材料では最高レベルの性能を持つCo層状化合物を出発物質とし、酸化還元法により種々の層間距離を有する粉末合成に成功した。もし緻密化できれば高性能熱電材料として有望だが、これらの化合物は熱安定性に難がある。種々の方法を模索した結果、HHP(水熱ホットプレス)焼結が極めて効果のあることを見出した。従って、本研究では、HHP焼結を用いた熱安定性のないCo層状化合物粉末の緻密化手法の確立とそれを利用した高性能熱電材料の開発に取り組む。
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| 研究成果の概要 |
酸化物としては最高レベルの熱電性能を有するCo層状化合物であるNCO(NaxCoO2) 粉末を出発物質とし、簡便な酸化還元法を用いて種々の層間距離を有する化合物粉末を合成した。しかしながら、これらの化合物は熱安定性に難があった。そこで、我々は粉末に水溶液を少量添加して加圧し、300 ℃未満で熱処理するHHP(水熱ホットプレス)法や原理的には同等であるCSP(コールドシンタリングプロセス)法に緻密化効果のあることを見出した。高圧力印加時に150 ℃以上の熱処理で相対密度約80%以上の緻密化が進み、熱電特性についても同じ手法で焼結したサンプル同士では出発物質であるNCOを上回ることがわかった。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究成果における学術的意義は、本研究で用いたCo層状化合物など機能性材料としてのポテンシャルはあるが熱安定性のない物質を緻密化する手法の1つとして水熱ホットプレス法の可能性を見出すことができた点にある。今後、低温での緻密化メカニズム解明を行ううえでの基礎となるデータが得られたものと考えられる。
本研究成果における社会的意義は、本手法が省エネルギー化に直接貢献するとともに、今後における焼成条件や助剤の改良により、高性能な機能性材料の開発が期待される点にある。
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