| 研究課題/領域番号 |
09450273
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| 研究機関 | 大阪大学 |
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研究代表者 |
永井 宏 大阪大学, 工学部, 教授 (80029206)
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| 研究分担者 |
井藤 幹夫 大阪大学, 工学部, 助手 (00294033)
勝山 茂 大阪大学, 工学部, 助手 (00224478)
真島 一彦 大阪大学, 工学部, 助教授 (60029270)
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| キーワード | 熱電材料 / β-FeSi_2 / メカニカルアロイング / ナノコンポジット / 熱起電力 / 電気抵抗 / 熱伝導率 / 粉末治金 |
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| 研究概要 |
熱電素子材料の性能指数Zは、Z=α^2/kρ(α:熱起電力、k:熱伝導率、ρ:電気抵抗)で表わされ、性能を向上させるためには、αを増大させ、k・ρを小さくすることが必要である。
本研究では、FeSi_2系およびCoSb_3系熱電材料について、(1)電気抵抗の小さい金属相微粒子を分散させることによる、電気抵抗ρおよび熱伝導率kの低減効果、(2)セラミックス微粒子の分散による結晶粒微細化と分散粒子でのフォノン散乱の増加による熱伝導率の低減効果について検討し、さらに、その機構について追及した。
得られた主な成果を要約すると、以下の通りである。
1) メカニカルアロウング(MA)法を活用することによって、各種の微粒子を分散させたβ-FeSi_2およびCoSb_3系熱電材料をホットプレスのみで作製することに成功した。
2) CuおよびZrを添加させた場合、β-FeSi_2中に金属相粒子が微細に分散し、電気抵抗をが著しく低下し、その結果、性能が飛躍的に向上した。
3) FeSi_2にSi及びCを添加して、MAすることによって、β-FeSi_2相中にSiC超微粒子を均一・微細に分散させることに成功した。 その結果、熱起電力および電気抵抗には殆ど影響することなく熱伝導率を著しく低下させることによって、性能を大幅に向上させることができた。
4)CoSb_3に電気抵抗が小さいFeSb_2を添加してMAすることによって、電気抵抗および熱伝導率が極めて小さな、FeSb_2分散型高性能CoSb_3が得られた。
5)La_3S_4のLaをCa, Baで置換した場合、熱電特性が著しく向上し、第2相の形成が粗の安定性を高めることが明らかとなった。
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