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複合による熱電材料の高性能化とその機構解明

研究課題

研究課題/領域番号 24560835
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 複合材料・物性
研究機関千葉大学

研究代表者

魯 云  千葉大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (50251179)

研究分担者 糸井 貴臣  千葉大学, 工学研究科, 准教授 (50333670)
研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2015-03-31
研究課題ステータス 完了 (2014年度)
配分額 *注記
5,330千円 (直接経費: 4,100千円、間接経費: 1,230千円)
2014年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2013年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2012年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
キーワード複合効果 / 複合熱電材料 / 複合則 / 有効媒質理論 / 有限要素法 / 熱電材料 / 複合 / 酸化物 / 金属複合 / FEM / 複合モデル
研究成果の概要

本研究では,電気伝導率の向上,熱伝導率の軽減または保持および熱起電力の増大による熱電材料の高性能化を実現するため,ミクロ構造制御のアプローチから有限要素法を用いた解析と複合熱電材料の実験研究を行った。その結果より複合熱電材料の有限要素モデルを確立するとともに電気抵抗率,ゼーベック係数,および熱伝導率を併せて解析できた。有限要素モデルの解析および実験結果のいずれにおいても,電気抵抗率は複合金属の体積率が大きくなるに従って軽減でき,半導体的性質が保持できる金属の体積率は温度の上昇とともに低下した。これらの要因の綜合作用によって複合熱電材料の高性能化を実現するとともにそのメカニズムを明らかにした。

報告書

(4件)
  • 2014 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2013 実施状況報告書
  • 2012 実施状況報告書
  • 研究成果

    (31件)

すべて 2015 2014 2013 2012 その他

すべて 雑誌論文 (11件) (うち査読あり 11件) 学会発表 (12件) (うち招待講演 1件) 備考 (6件) 産業財産権 (2件)

  • [雑誌論文] Cu/TiO2-x複合熱電材料の特性解析-有限要素法および実験による高性能化の検討-2014

    • 著者名/発表者名
      相楽勝裕, 魯 云, 野末貴裕, 小椋 慧, 吉田浩之, 浅沼 博
    • 雑誌名

      材料の科学と工学

      巻: 51 ページ: 99-106

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Ti1-xCrxOzの作製およびその組織と熱電特性の解析2014

    • 著者名/発表者名
      相楽勝裕, 魯 云, 菊池優汰, 小椋 慧, 吉田浩之, 浅沼 博
    • 雑誌名

      日本金属学会誌

      巻: 78 ページ: 109-116

    • NAID

      130004456414

    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Improvement of Thermoelectric Properties of CuAlO2 by Excess Oxygen Doping in Annealing2013

    • 著者名/発表者名
      Yun Lu, Kazunari Maeda, Katsuhiro Sagara, Liang Hao and Yingrong Jin
    • 雑誌名

      Materials Science Forum

      巻: 750 ページ: 134-137

    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] FEM Analysis on Thermoelectric Properties of Metal/TiO2 Composites with Random Metal Powder Distribution2013

    • 著者名/発表者名
      Katsuhiro Sagara, Yun Lu and Daocheng Luan
    • 雑誌名

      Materials Science Forum

      巻: 750 ページ: 130-133

    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effect of Cu powder addition on thermoelectric properties of Cu/TiO2-x composite2013

    • 著者名/発表者名
      Yun Lu, Katsuhiro Sagara, Yusuke Matsuda, Liang Hao, Yingrong Jin and Hiroyuki Yoshida
    • 雑誌名

      Ceramics International

      巻: 39 ページ: 6689-6694

    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Improvement in Thermoelectric Properties of Non-Stoichiometric Titanium Dioxide by Reduction Treatment2013

    • 著者名/発表者名
      Yun Lu, Liang Hao, Katsuhiro Sagara, Hiroyuki Yoshida and Yingrong Jin
    • 雑誌名

      Materials Transactions

      巻: 54 ページ: 1981-1985

    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effect of Cu powder addition on properties of Cu/TiO2-x composite thermoelectric materials2013

    • 著者名/発表者名
      Yun Lu, Katsuhiro Sagara, Yusuke Matsuda, Liang Hao, Yingrong Jin and Hiroyuki Yoshida
    • 雑誌名

      Ceramics International

      巻: In press

    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] FEM Analysis on Thermoelectric Properties of Metal/TiO2 Composites2013

    • 著者名/発表者名
      Katsuhiro Sagara, Yun Lu and Daocheng Luan
    • 雑誌名

      Materials Science Forum

      巻: 750 ページ: 130-133

    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Improvement of thermoelectric properties of CuAlo2 by excess oxygen doping in annealing2013

    • 著者名/発表者名
      Yun Lu, Kazunari Maeda, Katsuhiro Sagara, Liang Hao and Yingrong Jin
    • 雑誌名

      Materials Science Forum

      巻: 750 ページ: 134-137

    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 有限要素法を用いた複合熱電材料の特性解析2012

    • 著者名/発表者名
      相楽勝裕,魯 云,松田雄大
    • 雑誌名

      日本金属学会誌

      巻: 76 ページ: 508-514

    • NAID

      10030953946

    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Fabrication of Non-stoichiometric Titanium Dioxide by Spark Plasma Sintering and Its Thermoelectric Properties2012

    • 著者名/発表者名
      Yun Lu, Katsuhiro Sagara, Liang Hao, Ziwu Ji and Hiroyuki Yoshida
    • 雑誌名

      Materials Transactions

      巻: 53 ページ: 1208-1211

    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Today and future trend on research and development of materials for new energy and environment - Thermoelectric and photocatalyst materials -2015

    • 著者名/発表者名
      Yun LU
    • 学会等名
      International Forum for advanced materials
    • 発表場所
      Chengdu, China
    • 年月日
      2015-09-12
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] SPSとin-situ還元によるナノTiO2-x熱電材料の作製とその熱電特性2015

    • 著者名/発表者名
      小椋 慧、魯 云、菊池 優汰、遠山 雄太、河原田 将史、吉田 浩之
    • 学会等名
      日本金属学会2015年春期大会
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2015-03-18
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 2族元素ドーピングしたCuAlO2熱電材料の作製と高性能化2014

    • 著者名/発表者名
      魯 云、野末貴裕、相楽勝裕、音光貴仁、吉田浩之
    • 学会等名
      日本金属学会2014年春期大会
    • 発表場所
      東京
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] Thermoelectric properties of Ni/TiO2-x composites2013

    • 著者名/発表者名
      Yun Lu, Katsuhiro Sagara, Yusuke Matsuda, Liang Hao, Hiroyuki Yoshida, Jin Xiang Chen
    • 学会等名
      The 19th International Conference on composite materials (ICCM-19)
    • 発表場所
      Montreal (Canada)
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] Rule of mixture for composite thermoelectrics2013

    • 著者名/発表者名
      Yun Lu, Katsuhiro Sagara, Liang. Hao, Hiroyuki Yoshida, Zi Wu. Ji, Fan Sheng Pan
    • 学会等名
      The 19th International Conference on composite materials (ICCM-19)
    • 発表場所
      Montreal (Canada)
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] 高密度CuAlO2酸化物熱電材料の作製と性能評価2013

    • 著者名/発表者名
      野末貴裕,魯 云,相楽勝裕,小椋慧,吉田浩之
    • 学会等名
      第57回日本学術会議材料
    • 発表場所
      京都
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] 配向処理・高密度化によるCuAlO2熱電材料の創製と高性能化2013

    • 著者名/発表者名
      魯 云、神島 弾、相楽勝裕、野末貴裕、吉田浩之、浅沼 博
    • 学会等名
      日本機械学会第21回機械材料・材料加工技術講演会(M&P2013)
    • 発表場所
      東京
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] 有限要素法を用いたMetal/TiO2-x複合熱電材料の性能の温度依存性の解析2013

    • 著者名/発表者名
      相楽勝裕、魯 云、松田雄大、吉田浩之
    • 学会等名
      第4回日本複合材料合同会議(JCCM-4)
    • 発表場所
      東京
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] 配向CuAlO2の作製と熱電特性2013

    • 著者名/発表者名
      神島 弾、野末貴裕、魯 云、吉田浩之、相楽勝裕
    • 学会等名
      日本金属学会2013年春期大会
    • 発表場所
      東京
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] FEM Analysis on Thermoelectric Properties of Metal/TiO2 Composites2012

    • 著者名/発表者名
      Katsuhiro Sagara, Yun Lu and Daocheng Luan
    • 学会等名
      The 8th International Forum on Advanced Materials Scienceand Technology
    • 発表場所
      Fukuoka, Japan
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] Effect of Cu powder addition on properties of Cu/TiO2-x composite thermoelectric materials2012

    • 著者名/発表者名
      Yun Lu, Katsuhiro Sagara, Yusuke Matsuda, Liang Hao, Yingrong Jin and Hiroyuki Yoshida
    • 学会等名
      15th European Conference on Composite Materials (ECCM 15)
    • 発表場所
      Venice, Italy
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] 有限要素法による複合熱電材料の性能に及ぼす温度影響の解析2012

    • 著者名/発表者名
      相楽勝裕、魯 云、松田雄大、吉田浩之
    • 学会等名
      第56回日本学術会議材料工学連合講演会
    • 発表場所
      京都
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [備考] 千葉大学工学研究科材料工学研究室

    • URL

      http://apei.tu.chiba-u.jp/Luyun-HP.html

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [備考] 千葉大学工学研究科教員総覧

    • URL

      http://www.eng.chiba-u.ac.jp/outProfile.tsv?no=1026

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [備考] 千葉大学工学研究科材料工学研究室

    • URL

      http://apei.tu.chiba-u.jp/Luyun-HP.html

    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [備考] 千葉大学工学研究科教員総覧

    • URL

      http://www.eng.chiba-u.ac.jp/outProfile.tsv?no=1026

    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [備考] 千葉大学工学研究科材料工学研究室

    • URL

      http://apei.tu.chiba-u.jp/Luyun-HP.html

    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [備考] 千葉大学工学研究科教員総覧

    • URL

      http://www.eng.chiba-u.ac.jp/outProfile.tsv?no=1026

    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [産業財産権] 熱電変換材料及びその製造方法2014

    • 発明者名
      魯 云, 相楽勝裕, 菊池優汰, 吉田浩之、浅沼 博
    • 権利者名
      魯 云, 相楽勝裕, 菊池優汰, 吉田浩之、浅沼 博
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2014-038954
    • 出願年月日
      2014-04-01
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [産業財産権] 熱電変換材料及びその製造方法2014

    • 発明者名
      魯 云, 相楽勝裕, 菊池優汰, 吉田浩之、浅沼 博
    • 権利者名
      千葉大学
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2014-03-28
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2013-05-31   更新日: 2019-07-29  

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