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2017 年度 実績報告書

ガラス科学的アプローチによる熱貯蔵

研究課題

研究課題/領域番号 15H04119
研究機関東北大学

研究代表者

高橋 儀宏  東北大学, 工学研究科, 准教授 (50442728)

研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2018-03-31
キーワードガラス / 蓄熱
研究実績の概要

我々の身近に存在する熱エネルギーの有効利用は,持続可能な発展にとり重要である.本研究では,熱エネルギーの需要・供給バランスを改善する新規熱マネージメント材料の開拓を目指し,ガラスベースの全固体型潜熱蓄熱材料“二酸化バナジウム(VO2)分散ガラス”の創製および蓄熱評価を行った.以下に得られた主な成果を記す.
1.これまでに,マトリックスとしてV2O5―BaO―TeO2系ガラスを開発し,高い耐水性を確認している.今回,高蓄熱性VO2結晶を分散した新規蓄熱材料の蓄熱―放熱の繰り返し試験を実施した.その結果,良好な蓄熱特性を保持したまま,昇温―冷却のサイクル中に材料破壊せず,安定的に固体形状を維持することを確認した.
2.上記の昇温―冷却のサイクル後,試料中のVO2相とガラス相との界面におけるサブマイクロ領域において顕微鏡的観察を実施した結果,両相における熱膨張差があるにも関わらず,大きなクラックなどが生じないことを見出した.これはガラス特有のランダム網目構造によるものと考察した.
3.マトリックスガラスには主成分として五酸化バナジウム(V2O5)が含有していたが,より安価かつ科学的耐久性に優れる二酸化ケイ素(SiO2)を主成分とするマトリックス開発を実施した.その結果,アルカリもしくはアルカリ土類イオンが構成成分の半数を示すSiO2―K2O―CaO―SrO系インバートガラスが有望であることを実験的に明らかにした.

現在までの達成度 (段落)

29年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

29年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (5件)

すべて 2018 2017

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (2件) (うち国際学会 2件、 招待講演 2件)

  • [雑誌論文] VO2-dispered glass: A new class of phase change material2018

    • 著者名/発表者名
      K. Muramoto, Y. Takahashi, N. Terakado, Y. Yamazaki, S. Suzuki, T. Fujiwara
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 8 ページ: 2275/1-8

    • DOI

      10.1038/s41598-018-20519-6

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Variation in Pockels constnts of silicate glass-ceramics prepared perfect surface crystallization2018

    • 著者名/発表者名
      K. Takano, Y. Takahashi, T. Miyazaki, N. Terakado, T. Fujiwara
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters

      巻: 112 ページ: 021904/1-5

    • DOI

      10.1063/1.5017671

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Multicolor emission based on amorphous-to-crystalline phase transition in nanostructured Mn-doped glass2017

    • 著者名/発表者名
      Y. Hoshino, Y. Takahashi, N. Terakado, T. Fujiwara
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 56 ページ: 120302/1-4

    • DOI

      10.7567/JJAP.56.120302

    • 査読あり
  • [学会発表] VO2-dispersed Glass as New Latent Heat Storage Material2017

    • 著者名/発表者名
      K. Muramoto, Y. Takahashi, N. Terakado, T. Fujiwara
    • 学会等名
      The 12th Pacfic Rim Conference on Ceramics and Glass Technology including GLASS & OPTICAL MATERIALS DIVISION MEETING
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] VO2-Dispersed Glass toward Massive Latent Heat Storage Material based on Solid-Solid Phase2017

    • 著者名/発表者名
      K. Muramoto, Y. Takahashi, N. Terakado, Y. Yamazaki, S. Suzuki, T. Fujiwara
    • 学会等名
      The 34th International Japan-Korea Seminar on Ceramics
    • 国際学会 / 招待講演

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公開日: 2018-12-17  

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