| 研究概要 |
Ti酸化物の溶液合成には従来から水熱反応法が用いられ、Ti硫酸塩、塩化物、クエン酸錯体などが原料に使用されてきたが、この方法では溶液中のTi錯イオン(テクーン)の組成、構造の制御が難しく、多形の制御は比較的容易にできるものの、ナノ形態制御には限界があった。そこで本年度は、水溶性Ti錯体テクトンを常温・常圧というマイルドな条件で反応アセンブリーすることにより、多形を作り分けることを試みた。その結果、ルチル、アナターゼ、ブルッカイトの3種の多形を作り分ける条件を見出すことに成功した。さらに、高分子電解質の交互積層法を用いてブルッカイトの中空カプセル粒子の合成に世界で初めて成功し、多形と形態を同時に制御できることを示すことができた。
我々はこれまでチタン酸ストロンチウム(STO)熱電変換材料の開発を行ってきているが、その熱伝導率が高いためにエネルギー変換効率が低く、実用には程遠い材料である。そこで本年度は、電子の平均自由行程>>フォノンの平均自由行程という関係に着目し、STOセラミックス中にフォノン散乱を助長するナノ構造を埋入して、電子輸送には影響を与えずに熱伝導率のみを選択的に低下させることにより、高効率化を試みた。具体的にはSiO_2,TiO_2,YSZなどのナノ粒子をSTOマトリックス中に分散混合してナノコンポジット形成を行った。その結果、STOより高い熱電特性を示す組成が見つかってきており、性能向上にナノコンポジット化が有効であるという手がかりを得ることができた。
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