パーコレーション現象利用による高性能熱電変換材料の創製

• 研究課題/領域番号: 26630366
• 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: 大阪大学
• 研究代表者: 勝山 茂 大阪大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (00224478)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円); 2015年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2014年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
• キーワード: 熱電変換 / 複合焼結体 / 電気伝導率 / 熱伝導率 / Ｓｉ / パーコレーション / 有効媒質近似

研究成果の概要

Ｂを1at.%添加したSi粉末とSiO2粉末の混合物をホットプレスにより焼結し、Si-SiO2複合焼結体を作製した。複合焼結体の熱伝導率はSiの体積分率の増加に伴い単調に増加したが、電気伝導率はSiの体積分率が40%を超えたあたりで急激に増加するパーコレーション現象の発現が観察された。これらの振る舞いはBruggemannの有効媒質近似によって良く説明することができた。複合焼結体の無次元性能指数ZTはSiの体積分率が80%の焼結体において最も大きくなり、1073ＫにおいてB添加Si焼結体のZTを約10%上回る0.23が得られた。

研究成果

• [雑誌論文] 熱電変換材料のための粉末冶金よもやま話（１） (2016)
  • 著者名/発表者名: 勝山茂
  • 雑誌名: 日本熱電学会誌 巻: 12 ページ: 25-29
  • NAID: 130008159661
• [雑誌論文] Durability of Silicide-Based Thermoelectric Modules at High Temperature in Ar (2015)
  • 著者名/発表者名: R.Funahashi, Y.Matsumura, T.Barbier, T.Takeuchi, R.O.Suzuki, S.Katsuyama, A.Yamamoto, H.Takazawa, E.Combe
  • 雑誌名: Journal of Electronic Materials 巻: 44 号: 8 ページ: 2946-2952
  • DOI: 10.1007/s11664-015-3784-7
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] Si-SiO2複合焼結体の熱電特性 (2015)
  • 著者名/発表者名: 勝山茂、釜親紘平、田中敏宏
  • 学会等名: 平成２７年度粉体粉末冶金秋季大会
  • 発表場所: 京都大学
  • 年月日: 2015-11-12
• [学会発表] イオン液体との混合粉末を用いたイオン液体ーBi0.5Sb1.5Te3複合焼結体の作製とその熱電特性の評価 (2015)
  • 著者名/発表者名: 勝山茂、田中敏宏
  • 学会等名: 粉体工学会2015年秋期研究発表会
  • 発表場所: 大阪南港ATC
  • 年月日: 2015-10-13
• [学会発表] イオン液体を分散させたBi0.5Sb1.5Te3イオン液体複合体の作製とその熱電特性の評価 (2015)
  • 著者名/発表者名: 勝山茂、田中敏宏
  • 学会等名: 日本熱電学会2015年学術講演会
  • 発表場所: 九州大学
  • 年月日: 2015-09-07
• [学会発表] Development of Permanent Type ZrB2-SiC Ceramics Thermocouple for High-Temperature Molten Metals (2014)
  • 著者名/発表者名: S. Katsuyama, K. Katogi, S. Iriyama, M. Suzuki, T. Tanaka, M. Fukui, K. Ano, N. Uesugi, M. Ikegawa
  • 学会等名: The 5th Australia-China-Japan Joint Symposium on Iron and Steelmaking
  • 発表場所: 東北大学
  • 年月日: 2014-10-19 – 2014-10-21
• [図書] 未利用熱エネルギー活用の新展開と【採算性を重視した】熱省エネ新素材・新製品設計／採用のポイント (2014)
  • 著者名/発表者名: 勝山茂ほか
  • 総ページ数: 785
  • 出版者: 技術情報協会