| 研究課題/領域番号 |
22K20486
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| 研究種目 |
研究活動スタート支援
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
0401:材料工学、化学工学およびその関連分野
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| 研究機関 | 国立研究開発法人物質・材料研究機構 |
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研究代表者 |
岩崎 祐昂 国立研究開発法人物質・材料研究機構, ナノアーキテクトニクス材料研究センター, 研究員 (20964232)
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| 研究期間 (年度) |
2022-08-31 – 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 |
2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
2023年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2022年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
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| キーワード | 熱電材料 / 金属間化合物 / ホイスラー合金 / 第一原理計算 / ブロッホ軌道 / バンドエンジニアリング / ハイエントロピー |
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| 研究開始時の研究の概要 |
中低温廃熱回収用熱電発電デバイスへの応用を見据えて、安価で熱・化学的安定性が高く、機械特性に優れた熱電材料候補物質に対して、第一原理計算を用いた軌道解析に基づいてバンド構造を劇的に変化させるブロッホ軌道エンジニアリングと、組成のハイエントロピー化によって、巨大な電気出力因子と低い熱伝導率を両立する新奇熱電材料を創製する。
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| 研究成果の概要 |
中低温廃熱回収用熱電発電デバイスへの応用を見据えて、熱・化学的安定性が高く、機械特性に優れた熱電材料を作製するために、第一原理計算を用いた軌道解析に基づいて熱電材料に適したバンド構造有する合金系材料を探索した。その結果、チムニーラダー構造を有するRu(Al,Si)γで無次元性能指数は973Kで0.5を示した。また、鉄を含む不規則構造合金であり、欠陥を多く含む構造によって競合となる鉄系ホイスラー合金よりも低い熱伝導率を実現した。また、ニッケルを含む合金においても、鉄系ホイスラー合金に匹敵する高い出力因子を示す材料の作成にも成功した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究によって、実用化に資する熱電材料の候補物質を見つけることができた。特に今回合成したチムニーラダー相Ru(Al,Si)γは、類似構造をもつ物質群においてn型で高性能が得られた報告が少ない材料系であるが、その中でも熱電材料にとって好適な低い熱伝導率と高い出力因子し、高い無次元性能指数を実現することができた。
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