高性能n型炭化物熱電変換材料の新規開発

2008 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 18560654
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 無機材料・物性
• 研究機関: 名古屋工業大学
• 研究代表者: 福田 功一郎 名古屋工業大学, 工学研究科, 教授 (90189944)
• 研究分担者: 橋本 忍 名古屋工業大学, 工学研究科, 准教授 (10242900) ; 吉田 英人 東京大学, 理学研究科, 技術職員 (30376553)
• 研究期間 (年度): 2006 – 2008
• キーワード: 結晶構造 / 組織制御 / 熱電変換材料

研究概要

Zr-Al-C系で五種類の新規層状炭化物(ZrAl_4C_4とZr_2Al_4C_5, Zr_3Al_4C_6, ZrAl_8C_7, Zr_2Al_8C_8)を発見した. これらは一般式(ZrC)_l(Al_4C_3)_m(l=1~3, m=1~2)の新規ホモロガス相に属し, n型熱電変換材料として高い性能指数を示した. Zr席にYを, Al席にSiとGeを固溶置換すると熱電特性が操作できた. 理論計算の結果も熱電材料としての有望性を示した.

研究成果

• [雑誌論文] Syntheses and Crystal Structures of Si-Bearing ZrAl_4C_4 and ZrAl_8C_7 (2009)
  • 著者名/発表者名: T. Iwata, E. Hattori, K. Sugiura, S. Hashimoto, H. Nakano and K. Fukuda
  • 雑誌名: J. Ceram. Soc. Jpn 117 ページ: 37-41
  • 査読あり
• [雑誌論文] Syntheses and Crystal Structures of Ge-Bearing Zr_2Al_4C_5 and Zr_3Al_4C_6 (2009)
  • 著者名/発表者名: K. Sugiura, T. Iwata, N. Sunada, S. Hashimoto, H. Nakano and K. Fukuda
  • 雑誌名: J. Ceram. Soc. Jpn 117 ページ: 22-26
  • 査読あり
• [雑誌論文] Syntheses, Crystal Structures and Si Solubilities of New Layered Carbides Zr_2Al_4C_5 and Zr_3Al_4C_6 (2008)
  • 著者名/発表者名: K. Sugiura, T. Iwata, H. Yoshida, S. Hashimoto and K. Fukuda
  • 雑誌名: J. Solid State Chem 181 ページ: 2864-2868
  • 査読あり
• [雑誌論文] Synthesis and Crystal Structure of a New Layered Carbide ZrAl_8C_7 (2008)
  • 著者名/発表者名: T. Iwata, K. Sugiura, S. Hashimoto and K. Fukuda
  • 雑誌名: J. Am. Ceram. Soc 91 ページ: 3758-3761
  • 査読あり
• [雑誌論文] Synthesis and Crystal Structure of a New Layered Carbide ZrAl_4C_4 (2008)
  • 著者名/発表者名: T. Iwata, E. Hattori, S. Hashimoto and K. Fukuda
  • 雑誌名: J. Am. Ceram. Soc 91 ページ: 2713-2715
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electronic and Crystal Structures of Yttrium Aluminum Carbide Yal_3C_3 (2008)
  • 著者名/発表者名: M. Yashima, K. Fukuda, Y. Tabira and M. Hisamura
  • 雑誌名: Chem. Phys. Lett 451 ページ: 48-52
  • 査読あり
• [雑誌論文] Synthesis and Crystal Structure of a New Layered Carbide[Zr_<1.97>Y_<0.03>]Al_4C_5 (2008)
  • 著者名/発表者名: K. Fukuda, M. Hisamura, T. Iwata, S. Hashimoto and H. Nakano
  • 雑誌名: J. Am. Ceram. Soc 91 ページ: 1342-1345
  • 査読あり
• [雑誌論文] Synthesis, Crystal Structure and Thermoelectric Properties of a New Layered Carbide (ZrC)_3[Al_<3.56>Si_<0.44>]C_3 (2007)
  • 著者名/発表者名: K. Fukuda, M. Hisamura, and Y. Kawamoto and T. Iwata
  • 雑誌名: J. Mater. Res 22 ページ: 2888-2894
  • 査読あり
• [雑誌論文] Crystal Structure and Thermoelectric Properties of YAl_3C_3 (2007)
  • 著者名/発表者名: K. Fukuda and M. Hisamura
  • 雑誌名: J. Am. Ceram. Soc 90 ページ: 3299-3302
  • 査読あり
• [雑誌論文] Synthesis, Crystal Structure and Thermoelectric Properties of a New Carbide Zr_2[Al_<3.56>Si_<0.44>]C_5 (2007)
  • 著者名/発表者名: K. Fukuda, M. Hisamura, T. Iwata, N. Tera and K. Sato
  • 雑誌名: J. Solid State Chem 180 ページ: 1809-1815
  • 査読あり
• [学会発表] 新規な層状炭化物ホモロガス相Zr_2Al_4C_5とZr_3Al_4C_6の合成と結晶構造解析 (2009)
  • 著者名/発表者名: 杉浦啓太
  • 学会等名: 日本セラミックス協会2009年年会
  • 発表場所: 野田
  • 年月日: 20090316-18
• [学会発表] 実験室X線粉末回折データからの未知構造と不規則構造の解析 (2009)
  • 著者名/発表者名: 岩田知之
  • 学会等名: 日本セラミックス協会2009年年会
  • 発表場所: 野田
  • 年月日: 20090316-18
• [学会発表] X線粉末回折法を用いた多相混合試料の未知構造解析-既知化合物ZrAl_4C_4と共存する新規化合物ZrAl_8C_7の結晶構造解析の例- (2009)
  • 著者名/発表者名: 杉浦啓太
  • 学会等名: 日本セラミックス協会2009年年会
  • 発表場所: 野田
  • 年月日: 20090316-18
• [学会発表] Syntheses, Crystal Structures and Thermoelectric Properties of Layered Carbides (2008)
  • 著者名/発表者名: Keita Sugiura
  • 学会等名: 3^rd International Workshop on Advanced Ceramics
  • 発表場所: Limoges
  • 年月日: 20081106-08
• [学会発表] 層状炭化物の結晶・電子構造と熱電特性 (2008)
  • 著者名/発表者名: 杉浦啓太
  • 学会等名: 日本セラミックス協会2008年秋季シンポジウム
  • 発表場所: 福岡
  • 年月日: 20080917-19
• [学会発表] Zr-Al-Ge-C系における新規炭化物の合成と結晶構造解析 (2008)
  • 著者名/発表者名: 杉浦啓太
  • 学会等名: 日本セラミックス協会2008年秋季シンポジウム
  • 発表場所: 福岡
  • 年月日: 20080917-19
• [学会発表] 新規な層状炭化物ZrAl_4C_4の合成と結晶構造解析 (2008)
  • 著者名/発表者名: 岩田知之
  • 学会等名: 日本セラミックス協会2008年秋季シンポジウム
  • 発表場所: 福岡
  • 年月日: 20080917-19
• [学会発表] ナノラミネート炭化物熱電材料YAl_3C_3の電子構造と結晶構造 (2008)
  • 著者名/発表者名: 八島正知
  • 学会等名: 日本金属学会春期大会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 20080326-28
• [学会発表] Al-Si-C系複合炭化物の焼結とその機械的特性 (2008)
  • 著者名/発表者名: 橋本忍
  • 学会等名: 日本セラミックス協会2008年年会
  • 発表場所: 長岡
  • 年月日: 20080320-22
• [学会発表] 新規な層状炭化物[Zr_<1.97>Y_<0.03>]Al_4C_5の合成と結晶構造解析 (2008)
  • 著者名/発表者名: 杉浦啓太
  • 学会等名: 日本セラミックス協会2008年年会
  • 発表場所: 長岡
  • 年月日: 20080320-22
• [学会発表] 新規な層状炭化物の合成とX線粉末回折法による結晶構造解析 (2008)
  • 著者名/発表者名: 砂田直弘
  • 学会等名: 第46回セラミックス基礎科学討論会
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 20080110-11
• [学会発表] 酸化物を添加したAl_3Zr_3C_5の常圧焼結とその機械的特性 (2008)
  • 著者名/発表者名: 島田正人
  • 学会等名: 日本セラミックス協会東海支部学術研究発表会
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 2008-12-08
• [学会発表] 新規な炭化物ホモロガス相ZrC(Al_4C_3)とZrC(Al_4C_3)_2の合成と結晶構造解析 (2008)
  • 著者名/発表者名: 服部恵里子
  • 学会等名: 日本セラミックス協会東海支部学術研究発表会
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 2008-12-06
• [学会発表] 新規な層状炭化物Zr_3[Al, Si]_4C_6の合成と結晶構造解析, 熱電特性 (2007)
  • 著者名/発表者名: 岩田知之
  • 学会等名: 日本セラミックス協会2007年秋季シンポジウム
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 20070912-14
• [学会発表] 層状炭化物の熱電特性 (2007)
  • 著者名/発表者名: 久村美由紀
  • 学会等名: 日本セラミックス協会2007年秋季シンポジウム
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 20070912-14
• [学会発表] YAl_3C_3の結晶構造解析と熱電特性 (2007)
  • 著者名/発表者名: 久村美由紀
  • 学会等名: 日本セラミックス協会2007年秋季シンポジウム
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 20070912-14
• [学会発表] 新規な炭化物ホモロガス相の合成と結晶構造解析, 熱電特性 (2007)
  • 著者名/発表者名: 福田功一郎
  • 学会等名: 日本セラミックス協会2007年秋季シンポジウム
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 20070912-14
• [学会発表] 新規な層状炭化物の合成と結晶構造解析, 熱電特性 (2007)
  • 著者名/発表者名: 岩田知之
  • 学会等名: 日本セラミックス協会東海支部第34回東海若手セラミスト懇話会
  • 発表場所: 2007年夏期セミナー
  • 年月日: 20070628-29
• [学会発表] 層状炭化物の結晶構造と熱電特性 (2007)
  • 著者名/発表者名: 久村美由紀
  • 学会等名: 日本セラミックス協会2007年年会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 20070321-23
• [学会発表] 層状炭化物の結晶構造解析と熱電特性 (2007)
  • 著者名/発表者名: 久村美由紀
  • 学会等名: 日本セラミックス協会東海支部学術研究発表会
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 2007-12-08
• [学会発表] 新規な層状炭化物ホモロガス相の合成と結晶構造解析, 熱電特性 (2007)
  • 著者名/発表者名: 岩田知之
  • 学会等名: 粉体粉末冶金協会平成19年度秋季大会
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2007-11-19
• [学会発表] Crystal Structures and Thermoelectric Properties of Layered Carbides (2006)
  • 著者名/発表者名: K. Fukuda
  • 学会等名: 2^nd International Workshop on Advanced Ceramics
  • 発表場所: Nagoya
  • 年月日: 20061030-1103
• [図書] 環境対応型セラミックスの技術と応用 (2007)
  • 著者名/発表者名: 福田功一郎(分担)
  • 総ページ数: 152-163
  • 出版者: (株)シーエムシー出版
• [図書] これだけは知っておきたい新素材・新材料のすべて 第5版 (2006)
  • 著者名/発表者名: 福田功一郎(分担)
  • 総ページ数: 119-122, 131-132, 141, 158-161
  • 出版者: 日刊工業新聞社
• [備考]
  • URL: http://nitzy.mse.nitech.ac.jp/~fukudalab/index.html