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新規炭化ホウ素ナノワイヤの熱電物性計測及び伝導機構解明による廃熱発電素子の開発

研究課題

研究課題/領域番号 25286028
研究種目

基盤研究(B)

配分区分一部基金
応募区分一般
研究分野 ナノ材料工学
研究機関国立研究開発法人産業技術総合研究所

研究代表者

桐原 和大  国立研究開発法人産業技術総合研究所, ナノ材料研究部門, 主任研究員 (70392610)

研究分担者 向田 雅一  国立研究開発法人産業技術総合研究所, ナノ材料研究部門, 主任研究員 (70358141)
連携研究者 清水 禎樹  産業技術総合研究所, ナノ材料研究部門, 研究グループ長 (20371049)
研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2017-03-31
研究課題ステータス 完了 (2016年度)
配分額 *注記
19,240千円 (直接経費: 14,800千円、間接経費: 4,440千円)
2016年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
2015年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2014年度: 5,720千円 (直接経費: 4,400千円、間接経費: 1,320千円)
2013年度: 6,110千円 (直接経費: 4,700千円、間接経費: 1,410千円)
キーワードナノ材料 / 熱電変換 / ナノ物性計測 / 炭化ホウ素
研究成果の概要

本研究では、様々な廃熱を電力に変換する熱電材料として、有望な炭化ホウ素に焦点を当て、そのナノ構造化による高性能化を目指した。その結果、セルロースアニール法で合成した炭化ホウ素ナノワイヤの導電率とSeebeck係数を1本ずつ精密に計測することに成功し、一部の温度でナノワイヤの熱電特性(パワーファクター)がバルク焼結体のそれを上回ることを明らかにし、室温付近で2つのホッピング伝導機構の移り変わりが見られるナノワイヤ特有の伝導機構を見出した。ナノワイヤではフォノン散乱が顕著になるサイズ効果が働くことも見出し、ナノワイヤを用いた熱電素子では効率の高い熱電発電が期待できることを明らかにした。

報告書

(5件)
  • 2016 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2015 実績報告書
  • 2014 実績報告書
  • 2013 実績報告書
  • 研究成果

    (7件)

すべて 2017 2015 2014 2013

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 1件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Electrical transport and thermoelectric properties of boron carbide nanowires2017

    • 著者名/発表者名
      Kazuhiro Kirihara, Masakazu Mukaida and Yoshiki Shimizu
    • 雑誌名

      Nanotechnology

      巻: 28 号: 14 ページ: 145404-145404

    • DOI

      10.1088/1361-6528/aa610c

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] 炭化ホウ素ナノワイヤにおけるホッピング伝導と熱電物性2017

    • 著者名/発表者名
      桐原 和大、向田 雅一、清水 禎樹
    • 学会等名
      日本物理学会第72回年次大会
    • 発表場所
      大阪大学(大阪府豊中市)
    • 年月日
      2017-03-19
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Electrical and Thermoelectric Properties of Boron-based Nanobelts and Nanowires2015

    • 著者名/発表者名
      桐原和大
    • 学会等名
      Materials Science & Thechnology 2015
    • 発表場所
      Greater Columbus Convention Center(Ohio, USA)
    • 年月日
      2015-10-07
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] ボロンカーバイドナノワイヤの構造と熱電特性2015

    • 著者名/発表者名
      桐原和大、向田雅一、清水禎樹
    • 学会等名
      第62回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      東海大学 湘南キャンパス(平塚市)
    • 年月日
      2015-03-12
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Thermoelectric Properties of Boron Carbide Nanowires2014

    • 著者名/発表者名
      桐原和大、向田雅一、清水禎樹
    • 学会等名
      The 18th International Symposium on Boron, Borides, and Related Materials
    • 発表場所
      Hawaii Prince Hotel (Hawaii, USA)
    • 年月日
      2014-09-01
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] ボロンカーバイドナノワイヤの熱電特性2014

    • 著者名/発表者名
      桐原和大、向田雅一、清水禎樹
    • 学会等名
      第61回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      青山学院大学(相模原市)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Thermoelectric Properties of Boron Carbide Nanowires2013

    • 著者名/発表者名
      桐原和大、清水禎樹
    • 学会等名
      第32回熱電変換国際会議 (ICT2013)
    • 発表場所
      神戸国際会議場(神戸市)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書

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公開日: 2013-05-21   更新日: 2019-07-29  

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