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2007 年度 実績報告書

廃熱を高効率で電力に変換する酸化亜鉛系薄膜熱電素子の創生

研究課題

研究課題/領域番号 19740345
研究機関佐賀大学

研究代表者

三沢 達也  佐賀大学, 佐賀大学・理工学部, 助教 (70346873)

キーワード放電プラズマ焼結法 / 熱電変換材料 / 酸化亜鉛セラミックス / 金属酸化物薄膜材料
研究概要

平成19年度は廃熱を高効率で電力に変換する薄膜熱電素子の実現の為に、放電プラズマ焼結法(SPS法)を用いた酸化亜鉛系セラミックスの焼結、焼結メカニズムの解明及び最適化の為に、試料内部電流の磁気プローブを用いた非接触・定量的計測と焼結挙動との比較を行った。SPS法による焼結では、試料内部に流入する電流や材料粒子間に発生したプラズマによって焼結が促進されると予想されることから、電流を定量的に計測することはPCS法の焼結メカニズムを明らかにする上で非常に重要である。
まず、高温高圧環境下での電流計測を実現する為の計測システムの開発を行った。焼結容器内部に耐熱性の磁気プローブを設置し、焼結中の試料内部電流によって発生する磁場を検出し、数値積分することで内部電流を定量的に評価した。内部電流量が正確にわかっているグラファイト材料を用いて計測システムの較正実験を行い、定量的に電流計測が可能であることが確認された。次に、酸化亜鉛系材料を焼結した場合の試料内部電流と焼結挙動との比較を行った。焼結の進展に伴って全焼結電流の数〜数十%が試料内部に流れることが判明した。また、焼結条件によって試料内部電流量が大きく変化し、同時に焼結試料の内部構造が大きく変化することが明らかになった。この結果より、試料内部電流を計測、制御することによって、試料の焼結挙動を非破壊でその場観測し、最適化を図ることが可能であると予想される。以上の研究成果に関連して、論文誌への投稿及び国際会議での招待講演(T. Misawa, et. al.: 7th Pacific Rim Conference on Ceramic and Glass Technology, Shanghai, China, (2007))を行い、詳細な研究結果をJournal of Materials Scienceへ投稿中である。

  • 研究成果

    (5件)

すべて 2008 2007

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (4件)

  • [雑誌論文] PCS法により作製したZnO-TiO2-CoO-A12O3系熱電材料の抵抗温度特性2008

    • 著者名/発表者名
      鹿谷昇、三沢達也、川上雄士、, 他
    • 雑誌名

      粉体および粉末冶金 55

      ページ: 10-16

    • 査読あり
  • [学会発表] パルス電流焼結法における試料内部電流の磁気プローブを用いた計測2007

    • 著者名/発表者名
      三沢達也、鹿谷昇、川上雄士、, 他
    • 学会等名
      粉体粉末冶金協会 平成19年度春季大会
    • 発表場所
      早稲田大学
    • 年月日
      20070605-07
  • [学会発表] パルス通電焼結法を用いた酸化亜鉛系セラミックスの焼結における試料内電流の磁気的計測2007

    • 著者名/発表者名
      三沢達也,鹿谷昇,川上雄士,円城寺隆志,大津康徳,藤田寛治
    • 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
      京都工芸繊維大学
    • 年月日
      2007-11-21
  • [学会発表] Observation of internal pulsed current flow through the ZnO specimen in the spark plasma sintering method2007

    • 著者名/発表者名
      T. Misawa (Invited Talk)
    • 学会等名
      7th Pacific Rim Conference on Ceramic and Glass Technology
    • 発表場所
      中国・上海・上海国際中心
    • 年月日
      2007-11-03
  • [学会発表] パルス通電焼結法による酸化亜鉛系セラミックスの焼結における試料内部電流の効果2007

    • 著者名/発表者名
      三沢達也,鹿谷昇,川上雄士,円城寺隆志,大津康徳,藤田寛治
    • 学会等名
      第68回応用物理学会学術講演会
    • 発表場所
      北海道工業大学
    • 年月日
      2007-09-05

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公開日: 2010-02-04   更新日: 2016-04-21  

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