粉末冶金プロセスにおける新奇熱電性能向上機構の解明

2019 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 17K06863
• 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: 材料加工・組織制御工学
• 研究機関: 徳島大学
• 研究代表者: 長谷崎 和洋 徳島大学, 大学院社会産業理工学研究部(理工学域), 教授 (30403439)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2020-03-31
• キーワード: 熱電材料 / メカニカルアロイング / ホットプレス / 粉末冶金

研究成果の概要

Bi2Te3-Sb2Te3固溶体を、メカニカルアロイング（MA）とホットプレス（HP）を使って試作した。MA-HPで得られた最大熱電性能ZTが、溶解法の場合の最小フォノン熱伝導率の元素組成に制限されなかった。このメカニズムを、熱電特性と材料構造の観点から調査した。
イットリア安定化ジルコニア（YSZ）セラミック容器とボールを使用して、粉砕速度依存性を調査した。容器と粉砕ボールからの汚染は、熱伝導率に悪影響を与えなかった。 ZTは1.0を維持し、最大1.16が得られた。したがって、構成元素の偏析を抑制し、適切な粉砕容器およびボールを選択することにより、熱電特性を改善することを明らかにした

自由記述の分野

材料加工・組織制御学

研究成果の学術的意義や社会的意義

原料を粉砕合金化し結晶粒微細化するメカニカルアロイング（MA）法を用いることで、同じ組成で、従来の溶解法と異なる高い熱電性能が得られた。このメカニズムを熱電物性と材料組織の観点から調査した。その結果、偏析した元素がキャリア添加元素として働くことを防ぐことにより、熱電性能をさらに向上できることが明らかにした。他の熱電半導体材料全般の性能向上に対しても適用できることから、学術的な意義が高いと考えられる。