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高エネルギー非平衡状態を利用した熱電材料のナノ構造化と新機能

研究課題

研究課題/領域番号 26289246
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 複合材料・表界面工学
研究機関茨城大学

研究代表者

池田 輝之  茨城大学, 工学部, 教授 (40314421)

研究分担者 鵜殿 治彦  茨城大学, 工学部, 助教授 (10282279)
太田 弘道  茨城大学, 工学部, 教授 (70168946)
永野 隆敏  茨城大学, 工学部, 講師 (70343621)
篠嶋 妥  茨城大学, 工学部, 教授 (80187137)
研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2018-03-31
研究課題ステータス 完了 (2017年度)
配分額 *注記
17,030千円 (直接経費: 13,100千円、間接経費: 3,930千円)
2016年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2015年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2014年度: 14,950千円 (直接経費: 11,500千円、間接経費: 3,450千円)
キーワード熱電特性 / ナノ構造 / 相変態 / 状態図 / 熱伝導率 / ギブス-トムソン効果 / 固溶度 / 複合組織 / 熱電変換材料 / 組織制御 / キャリア密度 / フォノン散乱 / ボールミル / 熱電変換 / ナノ材料 / ナノ構造化熱電材料 / バンド構造
研究成果の概要

地球上に豊富に存在する元素で構成され,環境にも低負荷な熱電材料にナノ構造を導入し,その機能による熱電特性の向上の新しいストラテジーを探索した.シリコンにナノ析出を分散させることによる固溶度 (キャリア密度) の増大効果,Mg2Si の新しい低温合成法の開発,Mg2Si 中で板状に析出物が生成する条件の解明,組成-組織(ナノ構造を含む)-熱電特性の相関を系統的に効率よく調べる手法の開発が本研究の成果として挙げられる.

報告書

(5件)
  • 2017 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2016 実績報告書
  • 2015 実績報告書
  • 2014 実績報告書
  • 研究成果

    (55件)

すべて 2018 2017 2016 2015 2014 その他

すべて 雑誌論文 (8件) (うち国際共著 1件、 査読あり 4件、 オープンアクセス 1件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (45件) (うち国際学会 10件、 招待講演 7件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] Phase-field simulation of the Si precipitation process in Mg2Si under an applied stress2018

    • 著者名/発表者名
      Bin Liu, Teruyuki Ikeda, Yasushi Sasajima
    • 雑誌名

      Mater. Sci. Eng. B

      巻: 229 ページ: 65-69

    • DOI

      10.1016/j.mseb.2017.12.022

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Thermal microscope measurement of thermal effusivity distribution in compositionally graded PbTe-Sb2Te3-Ag2Te alloy system2018

    • 著者名/発表者名
      Tsuyoshi Nishi, Suguru Yamamoto, Mori Okawa, Kimihito Hatori, Teruyuki Ikeda, Hiromichi Ohta
    • 雑誌名

      Thermochimica Acta

      巻: 659 ページ: 39-43

    • DOI

      10.1016/j.tca.2017.11.004

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Simulation of the Si Precipitation Process in Mg<sub>2</sub>Si Using a Phase-Field Kinetic Model2016

    • 著者名/発表者名
      Bin Liu, Teruyuki Ikeda, Yasushi Sasajima
    • 雑誌名

      MATERIALS TRANSACTIONS

      巻: 57 号: 6 ページ: 922-926

    • DOI

      10.2320/matertrans.M2015479

    • NAID

      130005153147

    • ISSN
      1345-9678, 1347-5320
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書 2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] 熱電材料の組織制御のために (1) 状態図と各種反応2015

    • 著者名/発表者名
      池田輝之
    • 雑誌名

      日本熱電学会誌

      巻: 11 ページ: 21-25

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [雑誌論文] 熱電材料の組織制御のために (2) サイズと形態の制御2015

    • 著者名/発表者名
      池田輝之
    • 雑誌名

      日本熱電学会誌

      巻: 12 ページ: 20-24

    • NAID

      130008159683

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [雑誌論文] 熱電材料の組織制御のために (3) 組織の定量化2015

    • 著者名/発表者名
      池田輝之
    • 雑誌名

      日本熱電学会誌

      巻: 12 ページ: 20-23

    • NAID

      130008159682

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [雑誌論文] Applying Quantitative Microstructure Control in Advanced Functional Composites2014

    • 著者名/発表者名
      Nicholas A. Heinz , Teruyuki Ikeda , Yanzhong Pei , G. Jeffrey Snyder
    • 雑誌名

      Advanced Functional Materials

      巻: 24 号: 15 ページ: 2135-2153

    • DOI

      10.1002/adfm.201302899

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] バルク熱電材料のナノ構造化2014

    • 著者名/発表者名
      池田輝之
    • 雑誌名

      まてりあ

      巻: 53 ページ: 307-311

    • NAID

      130004647449

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] High-thermoelectric performance of nanostructured doped Mg2Si2018

    • 著者名/発表者名
      Babak Alinejad, Teruyuki Ikeda
    • 学会等名
      日本金属学会春期講演大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 一方向凝固を利用した熱電材料の組織探索2018

    • 著者名/発表者名
      齊藤明子, 西峯広智, 池田亜矢子, 池田輝之, 高際良樹
    • 学会等名
      日本金属学会春期講演大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Si基熱電材料のキャリア濃度増大と耐用条件2018

    • 著者名/発表者名
      菅原龍太郎, 渡部紘介, 池田輝之
    • 学会等名
      日本金属学会春期講演大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Low temperature rapid fabrication of Mg2Si via activated reactive consolidation2018

    • 著者名/発表者名
      Babak Alinejad, Teruyuki Ikeda
    • 学会等名
      TMS 2018 147rd Annual Meeting & Exhibition
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Microstructure control of bulk thermoelectric materials via phase transformations2018

    • 著者名/発表者名
      Teruyuki Ikeda
    • 学会等名
      SPARCA 2018
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Single-step low temperature solid state reaction for synthesis of high purity dense Mg2Si2017

    • 著者名/発表者名
      Babak Alinejad, Teruyuki Ikeda
    • 学会等名
      日本金属学会春期講演大会
    • 発表場所
      首都大学東京南大沢キャンパス
    • 年月日
      2017-03-17
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Mechanical alloying of the silicon-boron system2017

    • 著者名/発表者名
      叶洪,池田輝之
    • 学会等名
      日本金属学会春期講演大会
    • 発表場所
      首都大学東京南大沢キャンパス
    • 年月日
      2017-03-15
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Microstructural size and morphology control of Si base thermoelectric composites2017

    • 著者名/発表者名
      T. Ikeda
    • 学会等名
      TMS 2017 146rd Annual Meeting & Exhibition
    • 発表場所
      San Diego, California
    • 年月日
      2017-02-28
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 熱物性顕微鏡を用いた鉄基合金系熱電変換材料の熱浸透率測定2017

    • 著者名/発表者名
      大川萌里, 西剛史, 池田輝之, 太田弘道, 羽鳥仁人
    • 学会等名
      熱物性シンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 新規熱電材料の開発における一方向凝固法の有効性2017

    • 著者名/発表者名
      齊藤明子,青野美南,西峯広智,池田輝之,高際良樹,長谷川靖洋
    • 学会等名
      日本熱電学会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Si-Sb熱電材料のナノ構造化とキャリア濃度および熱伝導率の関係2017

    • 著者名/発表者名
      菅原龍太郎,渡部紘介,池田輝之
    • 学会等名
      日本熱電学会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] パルス通電焼結法による高密度Si焼結体の作製2017

    • 著者名/発表者名
      渡辺英和、池田輝之
    • 学会等名
      日本熱電学会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Microstructure tailoring of silicon-aluminum oxide nano-composite for thermoelectric applications2017

    • 著者名/発表者名
      Babak Alinejad, Teruyuki Ikeda
    • 学会等名
      日本金属学会秋期講演大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Nanostructuring and its effects on thermoelectric properties of Si base composites2017

    • 著者名/発表者名
      T. Ikeda, K. Watanobe, Y. Hong
    • 学会等名
      IUMRS-ICAM 2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Fabrication of highly pure, dense Mg2Si via single-step low temperature reactive consolidation2017

    • 著者名/発表者名
      B.Alinejad, T. Ikeda
    • 学会等名
      IUMRS-ICAM 2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Macroscale thermoelectric materials with low dimensional nanoscale features2017

    • 著者名/発表者名
      Teruyuki Ikeda, Masayuki Murata, Takashi Komine, Hideyuki Kiue, and Yasuhiro Hasegawa
    • 学会等名
      The 36th International Conference on Thermoelectrics
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Nanostructuring of Mg&#8322;Si and its thermoelectric properties2016

    • 著者名/発表者名
      T. Adachi, T. Ikeda, G. Jeffrey Snyder
    • 学会等名
      The International Symposium of Quantum Beam Science at Ibaraki University
    • 発表場所
      Ibaraki University
    • 年月日
      2016-11-19
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 応力下におけるMg2Si合金のSi析出相の成長過程のシミュレーション2016

    • 著者名/発表者名
      劉濱,篠嶋妥,池田輝之
    • 学会等名
      軽金属学会第131回秋期大会
    • 発表場所
      茨城大学水戸キャンパス
    • 年月日
      2016-11-05
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] ギブズートムソン効果によるバルクシリコンの固溶度の変化2016

    • 著者名/発表者名
      渡部紘介,池田輝之
    • 学会等名
      第13 回 ヤングメタラジスト研究交流会
    • 発表場所
      東京大学本郷キャンパス 山上会館
    • 年月日
      2016-10-21
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 粉体焼結における高密度Si焼結体の作製とナノ構造化2016

    • 著者名/発表者名
      渡辺英和,池田輝之
    • 学会等名
      第13 回 ヤングメタラジスト研究交流会
    • 発表場所
      東京大学本郷キャンパス 山上会館
    • 年月日
      2016-10-21
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 熱物性顕微鏡を用いたPb30Sb10Ag10Te50熱電材料の局所熱浸透率測定2016

    • 著者名/発表者名
      西 剛史, 池田 輝之, 太田 弘道, 山本 俊, 大川 萌里, 羽鳥 仁人
    • 学会等名
      日本金属学会秋期講演大会
    • 発表場所
      大阪大学豊中キャンパス
    • 年月日
      2016-09-21
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] "Fabrication of silicon-alumina nano-composite via ball milling-SPS method for thermoelectric applications"2016

    • 著者名/発表者名
      Babak ALINEJAD, Teruyuki IKEDA
    • 学会等名
      日本金属学会秋期講演大会
    • 発表場所
      大阪大学豊中キャンパス
    • 年月日
      2016-09-21
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] シリコン熱電材料の焼結性及びナノ構造制御2016

    • 著者名/発表者名
      渡辺 英和,池田輝之
    • 学会等名
      日本金属学会秋期講演大会
    • 発表場所
      大阪大学豊中キャンパス
    • 年月日
      2016-09-21
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 組織制御熱電材料の現状とこれから2016

    • 著者名/発表者名
      池田輝之
    • 学会等名
      応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      朱鷺メッセ,新潟市
    • 年月日
      2016-09-16
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] バルクシリコンのナノ構造化とドーパント固溶度2016

    • 著者名/発表者名
      渡部紘介,池田輝之
    • 学会等名
      日本熱電学会
    • 発表場所
      東京理科大学葛飾キャンパス
    • 年月日
      2016-09-05
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Boron (phosphorus) doping of silicon by high-energy ball milling2016

    • 著者名/発表者名
      Hong Ye, Teruyuki Ikeda
    • 学会等名
      日本熱電学会
    • 発表場所
      東京理科大学葛飾キャンパス
    • 年月日
      2016-09-05
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Low dimensional approach to improved thermoelectric performance via powder metallurgy and crystal growth method2016

    • 著者名/発表者名
      Babak Alinejad, Takashi Inozaki, Akiko Saitoh, Teruyuki Ikeda
    • 学会等名
      日本熱電学会
    • 発表場所
      東京理科大学葛飾キャンパス
    • 年月日
      2016-09-05
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Mg2Si合金におけるSi析出相の成長過程に及ぼす外部応力の影響2016

    • 著者名/発表者名
      リュウ ビン,池田輝之 篠嶋妥
    • 学会等名
      軽金属学会関東支部総会・講演会
    • 発表場所
      東工大蔵前会館 くらまえホール
    • 年月日
      2016-08-29
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Nanostructuring thermoelectric materials and its functions in various aspects2016

    • 著者名/発表者名
      Kosuke Watanobe, Ye Hong, Tetsuya Adachi, Takashi Inozaki, Yasuharu Saruta, Naotoshi Uchida, Teruyuki Ikeda
    • 学会等名
      The 35th International Conference & The 1st Asia Conference on Thermoelectrics
    • 発表場所
      Wuhan, China
    • 年月日
      2016-05-29
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Nanostructuring thermoelectric materials and its functions in various aspects2016

    • 著者名/発表者名
      Kosuke Watanobe, Ye Hong, Tetsuya Adachi, Takashi Inozaki, Yasuharu Saruta, Naotoshi Uchida, Teruyuki Ikeda
    • 学会等名
      International Conference on Thermoelectrics
    • 発表場所
      武漢 (中国)
    • 年月日
      2016-05-29
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] マルチ拡散対法による効率的な多元系状態図の作成2016

    • 著者名/発表者名
      池田亜矢子,池田輝之
    • 学会等名
      日本金属学会春期講演大会
    • 発表場所
      東京理科大学葛飾キャンパス
    • 年月日
      2016-03-23
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 高エネルギーボールミルによるシリコンおよびシリサイド熱電材料のナノ構造化と制御2016

    • 著者名/発表者名
      安達哲也,叶洪,渡部紘介,井野崎崇,池田輝之
    • 学会等名
      日本金属学会春期講演大会
    • 発表場所
      東京理科大学葛飾キャンパス
    • 年月日
      2016-03-23
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Mg2Si合金におけるSi析出相の成長過程のPhase-Field シミュレーション2016

    • 著者名/発表者名
      劉濱,池田輝之,篠嶋妥
    • 学会等名
      日本金属学会春期講演大会
    • 発表場所
      東京理科大学葛飾キャンパス
    • 年月日
      2016-03-23
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 熱電材料のナノ構造化とドーパント固溶限2016

    • 著者名/発表者名
      渡部紘介,池田輝之
    • 学会等名
      日本金属学会春期講演大会
    • 発表場所
      東京理科大学葛飾キャンパス
    • 年月日
      2016-03-23
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Nanostructuring silicon base materials and its impacts on the thermoelectric properties2016

    • 著者名/発表者名
      Teruyuki Ikeda
    • 学会等名
      TMS 2016 145rd Annual Meeting & Exhibition
    • 発表場所
      Nashville, Tennessee
    • 年月日
      2016-02-14
    • 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] Phase field simulation of precipitation process of Si in Mg2Si2015

    • 著者名/発表者名
      Bin LIU, Yasushi SASAJIMA, Teruyuki IKEDA
    • 学会等名
      25th Annual Meeting of MRS-J
    • 発表場所
      Yokohama, Japan
    • 年月日
      2015-12-08
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 熱物性顕微鏡を用いたハイスループットな手法への挑戦2015

    • 著者名/発表者名
      西 剛史、山本 俊、大川萌里、太田弘道
    • 学会等名
      日本機械学会第7回マイクロ・ナノ工学シンポジウム
    • 発表場所
      朱鷺メッセ(新潟県新潟市)
    • 年月日
      2015-10-30
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 熱物性顕微鏡によるコンビナトリアル熱電変換材料の熱浸透率測定2015

    • 著者名/発表者名
      山本俊,大川萌里,西剛史,池田輝之,太田弘道,羽鳥仁人
    • 学会等名
      第36回日本熱物性シンポジウム
    • 発表場所
      東北大学片平さくらホール
    • 年月日
      2015-10-19
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 周期加熱放射測温法による熱拡散率分布測定法の開発2015

    • 著者名/発表者名
      羽鳥仁人・粟野孝昭・野口秀則・篠原貴洸・西 剛史・太田弘道
    • 学会等名
      第36回日本熱物性シンポジウム
    • 発表場所
      東北大学片平キャンパス
    • 年月日
      2015-10-19
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] バルクシリコンのナノ構造化と溶解度2015

    • 著者名/発表者名
      渡部紘介,池田輝之
    • 学会等名
      日本金属学会秋期講演大会
    • 発表場所
      九州大学伊都キャンパス
    • 年月日
      2015-09-16
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 一方向凝固組成傾斜試料を利用した熱電材料のハイスループットな研究法2015

    • 著者名/発表者名
      鈴木利弥,池田輝之
    • 学会等名
      日本金属学会秋期講演大会
    • 発表場所
      九州大学伊都キャンパス
    • 年月日
      2015-09-16
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 熱電材料研究の現状とこれから2015

    • 著者名/発表者名
      池田輝之
    • 学会等名
      一般社団法人 資源・素材学会東北支部 平成27年度春季大会
    • 発表場所
      東北大学片平さくらホール
    • 年月日
      2015-06-17
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Control and stability of nanostructures of thermoelectric materials2015

    • 著者名/発表者名
      Teruyuki Ikeda
    • 学会等名
      TMS 2015 144rd Annual Meeting & Exhibition
    • 発表場所
      Orlando (Florida), USA
    • 年月日
      2015-03-15 – 2015-03-19
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] PbTe基化合物のナノ構造化と格子熱伝導率2014

    • 著者名/発表者名
      田丸祐也 池田輝之
    • 学会等名
      日本熱電学会
    • 発表場所
      物質・材料研究機構
    • 年月日
      2014-09-29 – 2014-09-30
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 一方向凝固を利用したバルク機能材料のハイスループットな研究法2014

    • 著者名/発表者名
      鈴木利弥,池田輝之
    • 学会等名
      日本熱電学会
    • 発表場所
      物質・材料研究機構
    • 年月日
      2014-09-29 – 2014-09-30
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [備考] 材料組織と機能の研究室

    • URL

      http://tematiu.web.fc2.com/index.html

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [備考] 茨城大学工学部マテリアル工学科池田研究室

    • URL

      http://tematiu.web.fc2.com/index.html

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書 2014 実績報告書

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公開日: 2014-04-04   更新日: 2019-03-29  

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