結晶粒の超微細化と超配向化の同時制御による高性能熱電材料の開発

• 研究課題/領域番号: 25630330
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 材料加工・組織制御工学
• 研究機関: 九州大学
• 研究代表者: 堀田 善治 九州大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (20173643)
• 連携研究者: 宗藤 伸治 (20380587)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円); 2014年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2013年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
• キーワード: 熱電材料 / Bi-Te系 / 超微細結晶粒 / 電気伝導率 / 熱伝導率 / 巨大ひずみ加工 / 結晶・組織制御

研究成果の概要

本研究では、結晶粒超微細化と結晶配向化に最近本研究グループで開発した高圧スライド加工（HPS: High-Pressure Sliding）法を用いた。熱電材料の特性を評価するパラメーターである電気的出力因子(Power Factor: PF)は、n型とｐ型ともにHPS加工施すことで増加した。特に、n型で得られた本研究結果は、従来の研究結果と比較して最も高い値となり、HPS加工はBi2Te3系熱電材料の熱電性能向上に効果的であることを示した。本研究では、新たにSiをナノ結晶化すると熱伝導率は単結晶のSiに比べて1/20に小さくなることを示した。

研究成果

• [雑誌論文] Strengthening of AA7075 alloy by processing with high-pressure sliding (HPS) and subsequent aging (2015)
  • 著者名/発表者名: S. Lee, K. Tazoe, I. F. Mohamed, Z. Horita
  • 雑誌名: Materials Science and Engineering A 巻: 628 ページ: 56-61
  • DOI: 10.1016/j.msea.2015.01.026
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] High-pressure torsion for fabrication of high-strength and high-electrical conductivity Al micro-wires (2014)
  • 著者名/発表者名: J. M. Cubero-Sesin, H. In, M. Arita, H. Iwaoka and Z. Horita
  • 雑誌名: Journal of Materials Science 巻: 49 号: 19 ページ: 6550-6557
  • DOI: 10.1007/s10853-014-8240-1
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Thermal conductivity reduction of crystalline silicon by high-pressure torsion (2014)
  • 著者名/発表者名: Sivasankaran Harish, Mitsuru Tabara, Yoshifumi Ikoma, Zenji Horita, Yasuyuki Takata, David G. Cahill, Masamichi Kohno
  • 雑誌名: Nanoscale Research Letters 巻: 9 号: 1 ページ: 326-326
  • DOI: 10.1186/1556-276x-9-326
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Effect of temperature on solid-state formation of bulk nanograined intermetallic Al3Ni during high-pressure torsion (2014)
  • 著者名/発表者名: A. Alhamidi, K. Edalati, H. Iwaoka and Z. Horita
  • 雑誌名: Philosophical Magazine 巻: 94 号: 9 ページ: 876-887
  • DOI: 10.1080/14786435.2013.868945
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [学会発表] 高圧スライド加工法による7075アルミニウム合金の結晶粒微細化と機械的特性の向上 (2014)
  • 著者名/発表者名: 藤光利茂、瀧沢陽一、堀田善治
  • 学会等名: 軽金属学会第127回秋期大会
  • 発表場所: 東京都目黒区、東京工業大学
  • 年月日: 2014-11-15 – 2014-11-16
• [学会発表] 高圧スライド加工(HPS)を 利用したAA2024合金の結晶粒微細化と超塑性特性 (2014)
  • 著者名/発表者名: 増田高大、藤光利茂、瀧沢陽一、堀田善治
  • 学会等名: 軽金属学会第127回秋期大会
  • 発表場所: 東京都目黒区、東京工業大学
  • 年月日: 2014-11-15 – 2014-11-16
• [学会発表] 高圧スライド加工(HPS)法によるAl 7075合金丸棒材の結晶粒超微細化と超塑性 (2014)
  • 著者名/発表者名: 藤光利茂、堀田善治
  • 学会等名: 日本金属学会2014年秋期(第155回)講演大会
  • 発表場所: 愛知県名古屋市、名古屋大学
  • 年月日: 2014-09-24 – 2014-09-26
• [学会発表] 高圧スライド加工(HPS)を 利用 した均一微細粒マグネシウム棒材の作製 (2014)
  • 著者名/発表者名: 増田高大、藤光利茂、堀田善治
  • 学会等名: 日本金属学会2014年秋期(第155回)講演大会
  • 発表場所: 名古屋大学東山キャンパス
  • 年月日: 2014-09-24 – 2014-09-26
• [学会発表] Production of Bulk Nanostructured Materials with Enhanced Functionality Using High-Pressure Torsion (2014)
  • 著者名/発表者名: Zenji Horita
  • 学会等名: XII International Conference on Nanostructured Materials (NANO 2014)
  • 発表場所: Lomonosov Moscow State University, Moscow, Russia
  • 年月日: 2014-07-13 – 2014-07-18
  • 招待講演
• [学会発表] Severe plastic deformation for production of high electrical conductivity with enhanced mechanical strength (2013)
  • 著者名/発表者名: Zenji Horita
  • 学会等名: 2nd International Conference on Materials for Energy - EnMat II
  • 発表場所: Convention Center Karlsruhe, Germany
  • 招待講演