2019 年度研究成果報告書

熱を操るタンデム新原理に基づく焦電環境発電材料の研究

研究課題

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研究課題/領域番号	17K18984
研究種目	挑戦的研究(萌芽)
配分区分	基金
研究分野	材料工学およびその関連分野
研究機関	名古屋工業大学
研究代表者	柿本健一名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (40335089)
研究期間 (年度)	2017-06-30 – 2020-03-31
キーワード	エネルギー / 電子・電気材料 / セラミックス / 複合材料 / 焦電効果
研究成果の概要	圧電／焦電セラミック粒子と耐熱高分子マトリックスからなる0-3型複合材料を合成した。一定の応力条件下または歪み条件下で、局所的かつ急激な温度変化によって誘起される異相界面近傍の熱膨張／収縮歪みの差が観測できる装置を製作し、複合材料の機械的変形挙動および歪電挙動を調べた。その結果、熱－電気変換に関して、温度の時間的変化に基づく、瞬間的な焦電二次係数を、一次（熱電直接変換）係数から分離して観測することに成功した。この結果を受けて、焦電一次／二次係数によるタンデム新原理に基づく熱マネージメント材料創製の突破口を見出した。
自由記述の分野	電子セラミックス
研究成果の学術的意義や社会的意義	熱エネルギー変換はすべて「温度差」に注視した考え方および改良に留まっており、本研究では、熱－電気変換に関して革新的かつ全く新しい発想に基づく焦電二次係数に着眼した材料学的研究に挑戦した。複合材料技術の応用によって、新たに焦電二次係数の寄与を見積もることに成功し、廃熱の再生エネルギー化や、熱を逃す高効率な新冷却システムの設計など、熱を操る新奇な熱マネージメント材料の開発に際して、重要な知見を得た。