シリコン廃棄物を原料としたエネルギー変換・貯蔵用Mg2Si微粉末の合成法の開発

2019 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 17K06845
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 構造・機能材料
• 研究機関: 東海大学
• 研究代表者: 佐藤 正志 東海大学, 工学部, 教授 (20459449)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2020-03-31
• キーワード: シリサイド / 水素 / 粉末冶金 / エネルギー

研究成果の概要

産業廃棄物として処理されているシリコンスラッジを原料として、Mg粉末と混合し、水素雰囲気中で600 K程度の条件下で良質なMg2Si微粒子が得られることを実証した。得られるMg2Si粉末に関しては、シリコンスラッジに混在する不純物等が金属間化合物形成に影響を及ぼすことはなく、また原料スラッジが100～10000nmに分布しているのに対し、得られたMg2Si微粒子は400～800nmと粒度分布がある程度制御されることが分かった。Mg2Si微粒子は単結晶粒子であることが確認され、Si中へMgが侵入拡散しながら金属間化合物が形成されるのではないかという、これまでの仮説を良く支持する結果が得られた。

自由記述の分野

固相ー気相反応

研究成果の学術的意義や社会的意義

国内におけるシリコン産業で発生するシリコンスラッジは年間3,000トンと推定され、珪石より製造された半導体シリコンの87 %に相当するほか、その殆どが埋め立て処分されている。シリコンスラッジには不純物が混入しており、半導体産業への直接的な再利用は難しいが、本研究で良質な微粒子が得られることが確認された、不純物に対して比較的鈍感な物理的性質をもつMg2Siとして再利用が進めば、環境や経済的負荷の低減に繋がる可能性が高い。用途には熱電変換素子やリチウム電池用負極材のほか、車載部品等に利用される、マグネシウム、アルミニウム合金を母材とする高剛性軽金属基複合材料のフィラー用途など広く期待される。