| 研究課題/領域番号 |
17K06771
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
金属物性・材料
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| 研究機関 | 名古屋工業大学 |
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研究代表者 |
西野 洋一 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (50198488)
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| 研究期間 (年度) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| キーワード | ホイスラー合金 / 熱電変換 / 擬ギャップ / 高圧ねじり加工 / 非化学量論組成 / ゼーベック効果 / 超微細粒組織 / 熱伝導率 |
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| 研究成果の概要 |
V/Al非化学量論組成Fe2VAlにTa置換した合金Fe2V0.90+xTa0.10Al1-xにおいて，ゼーベック係数の増大と同時に電気抵抗率が減少し，とくにx=0.08の合金では熱伝導率は6 W/mKに低減するため，無次元性能指数は400 KでZT=0.29に向上した。この合金を高圧ねじり(HPT)加工した後に973 Kで熱処理しても，Taの粒界偏析による粒成長抑制効果のため，平均結晶粒径100 nm以下の超微細粒組織を維持しており、熱伝導率は4 W/mKまで低減できる。規則構造も回復するので出力因子はアーク溶解材と同等レベルとなり，400 KでZT=0.37を達成した。
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| 自由記述の分野 |
工学
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
擬ギャップ系では，フェルミ準位における状態密度が小さいだけでなく状態密度の立ち上がりも急峻であるため，わずかな合金組成の変化でもゼーベック係数は敏感に増大する。これは擬ギャップ系の大きな特徴であり，従来のように構成元素の組成を大きく変化させてベストな熱電材料を探索する研究とは異なるものである。さらに、HPT加工のような強加工によって超微細粒組織を形成して熱伝導率を大幅に低減することで熱電性能を向上させる試みも独創的な方法である。高性能の熱電材料を自動車やオートバイなどの移動体における熱電発電に応用することにより，温室効果ガスの削減に貢献できる。
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