Si一次元鎖を内包したB二十面体網目構造を有するNa-B-Siの熱電特性の解明

• 研究課題/領域番号: 25820327
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 無機材料・物性
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 森戸 春彦 東北大学, 多元物質科学研究所, 助教 (80463800)
• 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: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円); 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: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
• キーワード: 熱電変換材料 / ホウ化物 / 反応焼結 / 新規ホウ化物 / 新規結晶構造 / ナトリウム / ホウ素 / シリコン

研究成果の概要

本研究では、高温域で使用できる熱電変換材料の開発を目指し、我々が発見した新規化合物Na-B-Siの熱電特性を明らかにすることを目的とした。ホウ素の圧粉体にナトリウムとシリコンの溶液を含浸させて、900℃で加熱することで、これまで作製が困難であったNa-B-Siのバルク体を作製することに成功した。本試料を用いて熱電特性を評価したところ、温度の上昇とともに熱電性能が高くなることが明らかになった。

研究成果

• [雑誌論文] Crystal structure analysis of Na4Si4-xGex by single crystal X-ray diffraction (2015)
  • 著者名/発表者名: Haruhiko Morito, Kenji Momma, and Hisanori Yamane
  • 雑誌名: Journal of Alloys and Compounds 巻: 623 ページ: 473-479
  • DOI: 10.1016/j.jallcom.2014.10.165
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Low-temperature synthesis of Si and Si-based compounds using Na (2014)
  • 著者名/発表者名: Haruhiko Morito
  • 雑誌名: Journal of the Ceramic Society of Japan 巻: 122 号: 1432 ページ: 971-975
  • DOI: 10.2109/jcersj2.122.971
  • NAID: 130004951078
  • ISSN: 1348-6535, 1882-0743
  • 査読あり
• [学会発表] ボールミルで調整した原料粉末を用いたNaB5Cバルク体の反応焼結 (2015)
  • 著者名/発表者名: 森戸春彦、木村巧磨、山根久典
  • 学会等名: 2015年日本セラミックス協会年会
  • 発表場所: 岡山
  • 年月日: 2015-03-18 – 2015-03-20
• [学会発表] Na4Si4-xGex (x = 0-4)固溶体の単結晶構造解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 森戸春彦、門間健司、山根久典
  • 学会等名: 日本金属学会2014年秋期（第155回）大会
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 2014-09-24 – 2014-09-26
• [学会発表] Na を用いた二ホウ化ジルコニウムの低温合成 (2014)
  • 著者名/発表者名: 越路健二郎、森戸春彦、山根久典
  • 学会等名: 平成26年度 化学系学協会東北大会
  • 発表場所: 米沢
  • 年月日: 2014-09-20 – 2014-09-21
• [学会発表] Reaction sintering of NaB5C ceramics and their fracture strengths (2014)
  • 著者名/発表者名: Haruhiko Morito, Takuma Kimura, Hisanori Yamane
  • 学会等名: The 18th International Symposium on Boron, Borides and Related Materials
  • 発表場所: Hawaii, Honolulu
  • 年月日: 2014-09-01 – 2014-09-05
• [学会発表] シリコン・ナトリウム溶液を用いた材料合成 (2014)
  • 著者名/発表者名: 森戸春彦
  • 学会等名: 日本セラミックス協会2014年年会
  • 発表場所: 神奈川
  • 招待講演
• [学会発表] 反応焼結法を用いたNaB5C バルク体の合成 (2014)
  • 著者名/発表者名: 木村巧磨、森戸春彦、山根久典
  • 学会等名: 日本金属学会2014年春期（第154回）大会
  • 発表場所: 東京
• [学会発表] Synthesis and thermoelectric properties of sodium carbaboride (2013)
  • 著者名/発表者名: H. Morito, J. Anzai, T. Kimura, T. Yamada, and H. Yamane
  • 学会等名: The 32nd International Conference on Thermoelectrics
  • 発表場所: Kobe
• [学会発表] Synthesis of Si-Ge solid solutions from Na-Si-Ge compounds (2013)
  • 著者名/発表者名: K. Momma, H. Morito, and H. Yamane
  • 学会等名: International Symposium for the 70th Anniversary of the Tohoku Branch of the Chemical Society of Japan
  • 発表場所: Sendai
• [学会発表] Synthesis and characterization of NaB5C ceramics (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Kimura, H. Morito, and H. Yamane
  • 学会等名: International Symposium for the 70th Anniversary of the Tohoku Branch of the Chemical Society of Japan
  • 発表場所: Sendai
• [学会発表] 反応焼結法を用いたNaB5C バルク体の合成 (2013)
  • 著者名/発表者名: 木村巧磨、森戸春彦、山根久典
  • 学会等名: 日本セラミックス協会東北北海道支部研究発表会
  • 発表場所: 長岡
• [学会発表] Synthesis and mechanical property of NaB5C ceramics (2013)
  • 著者名/発表者名: H. Morito, T. Kimura, and H. Yamane
  • 学会等名: Materials Science & Technology 2013
  • 発表場所: Montréal, Canada